中國人民大學(Renmin University of China)的研究人員以紙和金線(用於電極)製造出非常便宜且可擴展的溫度感測器,並以噴墨印表機用的離子油墨作為熱敏電阻。

這項研究結果發表在《ACS Sensors》期刊,研究人員在主題為「以綠色感應油墨為基礎的超快速紙溫度計」(Ultrafast Paper Thermometers Based on a Green Sensing Ink)的文章中描述這項十分簡單的建置:研究人員利用紙作為軟性基板,並以離子液體,1-ethyl-3-methyl imidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ([EMIm][Tf2N])實現其非揮發與疏水性質。

透過筆寫或噴墨印刷轉移到普通的A4紙,離子液體由於毛細管效應而持續於紙上,即使在彎曲和折疊期間也不至於洩漏。在連接至外部電源的兩個濺鍍電極(實驗中的尺寸為5mmx 1.5cm)之間,測量油墨痕跡的電導性。它對於外部溫度的變化極其敏感,儘管經過多次摺疊和彎曲,仍可提供可靠的溫度讀數。

「這種紙溫度計對於加熱的反應時間大約為8秒,」研究人員指出,「無論在不同測試溫度下的電導率變化差異」。

研究人員並將新的熱敏電阻概念提升另一個層次,在A4紙的一面形成8個平行的金電極,而在紙的另一面以手寫64點離子液體,並與電極對齊(因此墨水會透過紙到達金電極),並且沉積另一組八個平行的金電極,使其垂直於相對側的電極。

研究人員因而實現了一個8×8的溫度感測陣列,能夠在紙張上輸出溫度的熱分佈圖。為了驗證這項熱地圖實驗,研究人員採用紅外線攝影機,並強調基於紙的溫度感測陣列經證實極具通用性,因為它可以同時檢測曲面的溫度。紙張可以折疊而環繞於物體周圍,並測量每一側表面上的溫度,因而不同於從熱相機而來的直接觀察讀數。

為了證明該設計的可擴展性,離子墨水可用於與噴墨印表機共同在大面積上列印特定任務的圖案。這種可用於大規模製造低成本、可折疊和一次性即時溫度計的新方法,目前已經取得了相關的專利。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Paper-based thermometer wraps around objects: monitors temperature on all sides,by Julien Happich)