传感器的铅笔图

带有集成电路的纸上笔式PZR传感器，用于测量施加的应力下传感器的电压变化。

使用石墨铅笔在普通纸上绘画，研究人员可以制造一些非常便宜的压阻（PZR）传感器。由于压阻效应，传感器的电阻会在施加的应变下发生变化，从而可以感应机械应力和压力。这些纸上笔式PZR传感器中的第一个是几年前制造的，作为硅PZR传感器的替代产品，硅PZR传感器价格昂贵且需要复杂的制造工艺。

“PZR 传感器可以通过用石墨铅笔和纸的人可以得出，”挺郭康，在高雄市，台湾正修科技大学的研究员告诉Phys.org。

尽管石墨PZR传感器比硅传感器更容易制造，但它们通常不那么敏感，因为石墨的电性能不如硅。在发表于《应用物理快报》上的一项新研究中，Kang进一步研究了石墨PZR特性的潜在机理，并提高了石墨基PZR传感器的灵敏度。

PZR灵敏度的特征在于规格系数（GF），该系数被定义为电阻变化与所施加应变的比值。硅PZR传感器的GF大于100，而石墨PZR传感器的GF为个位数。

在实验中，Kang使用了12种不同等级的石墨铅笔在纸上绘制U形PZR传感器。铅笔根据石墨与粘土的比例进行分级。等级范围从9B到2H，其中H表示由铅笔的粘土含量引起的硬度，B表示由于石墨含量导致的黑色度。

不同等级铅笔的相对电阻与施加应力之间的关系。差异源自相邻石墨之间的初始隧穿距离的变化。

将传感器画在放在电子秤上的纸上，以便为每个铅笔画出的传感器测量并保持一致的画力。然后将图纸粘贴在印刷电路板（PCB）板上，并在每个PCB板上安装一个应变仪。然后，Kang使用四点弯曲技术将应力循环施加到传感器上，并通过电路在施加的应力下测量传感器的电压变化。

他发现不同等级的铅笔会产生不同的GF值，因此会产生不同的PZR敏感性。具体地，粘土与石墨的比例越高，在施加的应力下电阻的变化越大，并且GF越大。

Kang解释说，这些差异可以归因于相邻石墨之间初始隧穿距离的变化，而隧穿距离的增加对应于GF的增加。

康说：“石墨的隧道效应是从一个石墨穿过粘土的绝缘体到另一个石墨。” “隧道结构看起来像金属-绝缘体-金属。”

当前，由硅制成的PZR传感器被用作压力传感器，加速度计和生物传感器以及其他应用。随着铅笔状石墨 PZR传感器的灵敏度不断提高，它们也可用于这些应用。Kang还计划使用纸上笔技术开发灵活的一次性传感器应用程序。

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