(a-c) 鉛筆繪塗工藝製備紙基傳感器電極；
(d-f) 鋁箔、銅箔和聚酯纖維導電膠帶粘貼工藝製備紙基傳感器電極。
(a) 石墨鉛筆繪塗氣體傳感器敏感材料；
(b) 毛刷塗覆工藝組裝溼度傳感器溼敏材料；
(c) 石墨鉛筆繪塗製備紙基應變傳感器；
(d) 繪塗工藝製備紙基碳納米管氣體傳感器。
(a) 基於不同襯底的PbS量子點紙基二氧化氮氣體傳感器響應曲線；
(b) 基於不同襯底的PbS量子點紙基氣體傳感器響應和恢復時間；
(c) 紙基氣體傳感器彎曲前後的響應曲線(彎曲角度=50°)；
(d) 紙基氣體傳感器彎曲前後的掃描電鏡圖像。
(a) 不同呼吸頻率下紙基溼度傳感器的響應曲線；
(b) 紙基溼度傳感器對模擬嬰兒尿布溼潤過程的響應曲線；
(c) 紙基溼度傳感器對手指溼度開關響應特性曲線；
(d) 紙基溼度傳感器對潤溼後皮膚的響應曲線；
(e) 紙基溼度傳感器溼敏機理示意圖。
(a,b) 紙基應變傳感器機理示意圖；
(c,d) 石墨鉛筆塗層在彎曲和壓縮下的掃描電鏡圖像；
(e,f) 手指彎曲測試。
(a) 紙基石墨烯壓力傳感器的製備過程示意圖；
(b) 紙基Mxene壓力傳感器的製備過程及其應用示意圖。
近幾年，紙基傳感器在氣體、溼度和應變傳感器領域取得了諸多的進展，然而仍面臨諸多挑戰。首先，紙張本身的特性（表面特性和機械性能）需要進一步研究。通過對目前已發表的紙基氣體、溼度和應變傳感器文章的總結，發現普通列印紙具有容易獲取、良好的機械柔韌性、粗糙表面、多孔結構和良好的親水性，是製備紙基傳感器最廣泛的材料，這對我們今後研究紙基傳感器提供了有益借鑑。同時，僅使用普通列印紙可能會阻礙紙基傳感器的進一步發展。紙張作為紙基傳感器的核心部分，應與其它方面（敏感材料和柔性紙基電極）同步發展，尤其是與紙基傳感器性能密切相關的紙張表面特性和機械柔韌性值得關注。第二，柔性紙基電極的製備工藝有待進一步改進。紙基電極期望具有低成本、環境友好、導電性好、良好的機械柔韌性和批量生產一致性等優點。然而，這些特性仍難以兼得。以廣泛報導的鉛筆繪塗紙基電極為例，儘管其導電性好、成本低，但仍存在易受彎曲應變影響、手繪一致性差和難以批量生產等問題。第三，用於紙基傳感器的新型敏感材料有待發展。目前，碳材料及其衍生物（如碳納米管、石墨、石墨烯、氧化石墨烯、氧化還原石墨烯和炭黑）是製備紙基氣體、溼度和應變傳感器的主要敏感材料。隨著新型納米材料的出現，紙基傳感器的性能有望進一步提高。例如，將石墨烯以外的新型二維材料與紙張相結合有望改進紙基傳感器性能。需要注意的是，直接在粗糙多孔的紙張表面構建高質量的二維薄膜材料仍存在許多挑戰。第四，紙基氣體傳感器的耐溼性有待提高。氣體傳感器的氣敏性能易受溼度影響。對於紙基氣體傳感器而言，紙張的親水紙對水分子的吸附進一步加劇了溼度對紙基氣體傳感器氣敏性能的影響。紙基溼度傳感器的溼敏響應通常比其它氣體的響應大得多，因此幹擾氣體對紙基溼度傳感器幾乎沒有影響。同時，紙張的親水性在一定程度上可以提高紙基溼度傳感器的溼敏響應，而紙基應變傳感器可以封裝來避免氣體和溼度的影響。第五，需要降低外界應力對柔性紙基傳感器性能的影響。紙張具有良好的柔韌性，但柔性紙基氣體、溼度傳感器的性能容易受到外界應力的影響。為此，可發展耐機械應變影響的氣、溼敏材料提高紙基傳感器的機械柔韌性（例如，有機聚合物氣、溼敏材料）。此外，根據紙張的可摺疊性，設計耐應變影響的幾何結構有望降低外界應力對柔性紙基氣、溼敏傳感器的影響。第六，開發多功能集成紙基傳感器具有重大意義。儘管紙張的大面積、可裁剪和可列印特性為在單張紙上製備多功能集成傳感器帶來了便利，但多功能集成紙基傳感器仍面臨不同環境信號刺激的交叉敏感問題。除了本文綜述的紙基氣體、溼度和應變傳感器外，紙基傳感器在葡萄糖、病毒、金屬離子、溫度、光等的檢測方面也取得了很大進展。根據應用場景的需要，未來可以開發出集成功能更豐富的紙基傳感器。此外，紙基傳感器在新的探測對象和集成的柔性紙基電路系統等方面具有擴展性。文獻連結：Paper-Based Sensors for Gas, Humidity, and Strain Detections: A Review, ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 28, 31037–31053 (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c06435)