摺紙科技新突破！日本團隊開發出自供電智慧感測器CO-TENG

源自日本的傳統摺紙藝術，如今已從單純的儀式裝飾用途，進化成推動科技發展的重要工具。從太空太陽能板到自我組裝機器人，摺紙技術正在重塑現代工程設計的無限可能。

由日本芝浦工業大學重宗宏樹副教授帶領的研究團隊，近期開發出一款革命性的「摺皺式摺紙摩擦奈米發電機」(CO-TENG)。這項創新技術結合了摩擦發電效應與自摺疊技術，創造出無需電池的智慧型感測器。

研究團隊採用特殊方法，將銅電極(導電層)與聚四氟乙烯薄膜(摩擦電層)壓合在紙張上，並透過噴墨印表機在基材上印製自摺疊線條。當紙張組裝成3D結構時，就能形成輕量化、低成本且環保的自供電感測器。這項研究成果已於2025年4月1日發表在《先進材料技術》期刊。

重宗博士表示：「我們受到摺紙結構美學的啟發，加上對永續、免維護感測解決方案的迫切需求，因此將摺紙技術與摩擦發電效應結合，開發出這套能夠自我組裝並供電的智慧系統。」

這項裝置的運作原理，是透過疊層導電材料與介電材料之間的摩擦，將機械應力轉換為電訊號。由於採用自摺疊紙技術，無需人工摺疊就能大幅降低製造成本，為次世代智慧裝置提供強大解決方案。

研究團隊深入分析印刷線條寬度與紙張厚度對摺疊角度和恢復力的影響。測試結果顯示，將多個摺紙結構串聯後，不僅能顯著提升電力輸出，更展現出優異的耐用性，可承受超過1,000次壓縮迴圈。

在實際應用方面，團隊成功將CO-TENG整合到智慧緩衝系統中。當物體落在感測器上時，系統能透過機器學習(LightGBM)分析產生的電訊號，以高達98.9%的準確率識別物體，展現出在物流與智慧包裝領域的龐大應用潛力。

研究團隊成員日高晴樹先生指出：「智慧緩衝技術可能徹底改變物流產業。CO-TENG系統能即時識別和監控掉落物品，為貨運追蹤和產品完整性驗證開創新局。」

除了物流領域外，這項技術在醫療裝置和電子產業也極具應用價值。CO-TENG的高靈活性特別適合用於監測身體動作、姿勢或外部衝擊的可穿戴裝置，尤其適用於老年人照護。其緊湊設計更使其成為物聯網個人化健康監測平臺的理想選擇。

此外，CO-TENG的可摺疊特性還能降低儲存和運輸成本，這對工業應用和規模化生產至關重要。這項創新技術不僅為永續發展提供新解方，更將推動智慧裝置技術進入全新世代。

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