Puettavan anturin läpimurto? NCSU:n insinöörit luovat venyvää elektronista materiaalia, joka voi "hengittää"

RALEIGH – Tekniset tutkijat ovat luoneet erittäin ohuen, venyvän elektronisen materiaalin, joka läpäisee kaasua ja antaa materiaalin "hengittää". Materiaali on suunniteltu erityisesti käytettäväksi biolääketieteellisissä tai puettavissa teknologioissa, koska kaasun läpäisevyys mahdollistaa hien ja haihtuvien orgaanisten yhdisteiden haihtumisen pois iholta, mikä tekee siitä mukavampaa käyttäjille – erityisesti pitkäaikaisessa käytössä.

"Kaasunläpäisevyys on suuri edistysaskel aikaisempaan venyttävään elektroniikkaan", sanoo Yong Zhu, työstä kirjoittavan artikkelin kirjoittaja ja mekaanisen ja ilmailutekniikan professori North Carolina State Universityssä. "Mutta menetelmä, jota käytimme materiaalin luomiseen, on myös tärkeä, koska se on yksinkertainen prosessi, jota olisi helppo skaalata."

Erityisesti tutkijat käyttivät hengityshahmomenetelmäksi kutsuttua tekniikkaa luodakseen venyvän polymeerikalvon, jossa on tasainen reikien jakautuminen. Kalvo pinnoitetaan kastamalla se liuokseen, joka sisältää hopea-nanolankoja. Sitten tutkijat lämpöpuristavat materiaalia nanolangan sulkemiseksi paikoilleen.

"Tuloksena oleva kalvo näyttää erinomaisen yhdistelmän sähkönjohtavuudesta, optisesta läpäisevyydestä ja vesihöyryn läpäisevyydestä", Zhu sanoo. "Ja koska hopeiset nanolangat on upotettu juuri polymeerin pinnan alle, materiaalilla on myös erinomainen stabiilisuus hien läsnä ollessa ja pitkäaikaisen kulumisen jälkeen."

"Lopputulos on erittäin ohut - vain muutaman mikrometrin paksuinen", sanoo Shanshan Yao, paperin toinen kirjoittaja ja entinen tutkijatohtori NC Statessa, joka työskentelee nykyään Stony Brookin yliopiston tiedekunnassa. "Tämä mahdollistaa paremman kosketuksen ihon kanssa, mikä antaa elektroniikalle paremman signaali-kohinasuhteen.

"Ja puettavan elektroniikan kaasunläpäisevyys on tärkeä muullekin kuin mukavuudelle", Yao sanoo. "Jos puettava laite ei ole kaasua läpäisevä, se voi myös aiheuttaa ihoärsytystä."

Havainnollistaakseen materiaalin käyttömahdollisuuksia puettavassa elektroniikassa tutkijat kehittivät ja testasivat prototyyppejä kahteen edustavaan sovellukseen.

Ensimmäinen prototyyppi koostui ihoon kiinnitettävistä kuivista elektrodeista, joita käytettiin sähköfysiologisina antureina. Näillä on useita potentiaalisia sovelluksia, kuten sähkökardiografia (EKG) ja elektromyografia (EMG) signaalien mittaaminen.

"Nämä anturit pystyivät tallentamaan signaaleja erinomaisella laadulla, samalla tavalla kuin kaupallisesti saatavilla olevat elektrodit", Zhu sanoo.

Toinen prototyyppi esitteli tekstiiliin integroidun kosketustunnistuksen ihmisen ja koneen rajapintoja varten. Kirjoittajat käyttivät huokoisiin elektrodiin integroitua puettavaa tekstiiliholkkia pelatakseen tietokonepelejä, kuten Tetrisiä. Aiheeseen liittyvä video on katsottavissa osoitteessa https://youtu.be/7AO_cq8A_BE

"Jos haluamme kehittää puettavia antureita tai käyttöliittymiä, joita voidaan käyttää pitkään, tarvitsemme kaasua läpäiseviä elektronisia materiaaleja", Zhu sanoo. "Tämä on siis merkittävä askel eteenpäin."

hän paperi, "Kaasua läpäisevä, erittäin ohut, venyvä epidermielektroniikka huokoisilla elektrodeilla" on julkaistu ACS Nano -lehdessä. Ensimmäinen kirjoittaja on Weixin Zhou, Ph.D. opiskelija Nanjingin posti- ja televiestintäyliopistossa (NUPT), joka työskenteli projektin parissa vierailevana tutkijana NC Statessa. Paperin on kirjoittanut Ph.D Hongyu Wang. opiskelija NC State, ja Qingchuan Du NUPT. Paperin toinen kirjeenvaihtaja on Yanwen Ma, NUPT:n professori.

Työ tehtiin National Science Foundationin tuella apurahanumerolla CMMI-1728370.

(C) NCSU

Alkuperäinen artikkelin lähde: WRAL TechWire