פריצת דרך של חיישנים לבישים? מהנדסי NCSU יוצרים חומר אלקטרוני נמתח שיכול "לנשום"
תאריך פרסום:ראלי - חוקרי הנדסה יצרו חומר אלקטרוני דק במיוחד וניתן למתיחה שהוא חדיר לגז, המאפשר לחומר "לנשום". החומר תוכנן במיוחד לשימוש בטכנולוגיות ביו-רפואיות או לבישות, שכן חדירות הגז מאפשרת לזיעה ולתרכובות אורגניות נדיפות להתנדף מהעור, מה שהופך אותו לנוח יותר למשתמשים - במיוחד ללבוש ארוך טווח.
"חדירות הגז היא ההתקדמות הגדולה בהשוואה לאלקטרוניקה ניתנת למתיחה קודמת", אומר יונג ג'ו, מחבר שותף של מאמר על העבודה ופרופסור להנדסת מכונות וחלל באוניברסיטת צפון קרוליינה סטייט. "אבל השיטה שבה השתמשנו ליצירת החומר חשובה גם כי זה תהליך פשוט שיהיה קל להגדיל אותו".
באופן ספציפי, החוקרים השתמשו בטכניקה שנקראת שיטת דמות הנשימה כדי ליצור סרט פולימרי נמתח הכולל פיזור אחיד של חורים. הסרט מצופה על ידי טבילתו בתמיסה המכילה ננו-חוטי כסף. לאחר מכן החוקרים לוחצים בחום על החומר כדי לאטום את הננו-חוטים למקומם.
"הסרט שהתקבל מראה שילוב מצוין של מוליכות חשמלית, העברה אופטית וחדירות אדי מים", אומר ג'ו. "ובגלל שהננו-חוטים הכסופים מוטבעים ממש מתחת לפני השטח של הפולימר, החומר גם מפגין יציבות מצוינת בנוכחות זיעה ולאחר בלאי ארוך טווח."
"התוצאה הסופית היא דקה ביותר - רק בעובי של כמה מיקרומטרים", אומר שאנשן יאו, מחבר המאמר וחוקר פוסט-דוקטורט לשעבר ב-NC State, שנמצא כעת בפקולטה באוניברסיטת סטוני ברוק. "זה מאפשר מגע טוב יותר עם העור, ומעניק לאלקטרוניקה יחס אות לרעש טוב יותר.
"וחדירות הגז של מוצרי אלקטרוניקה לבישים חשובה ליותר מסתם נוחות", אומר יאו. "אם מכשיר לביש אינו חדיר לגז, הוא יכול גם לגרום לגירוי בעור."
כדי להדגים את הפוטנציאל של החומר לשימוש באלקטרוניקה לבישה, החוקרים פיתחו ובדקו אבות טיפוס עבור שני יישומים מייצגים.
אב הטיפוס הראשון כלל אלקטרודות יבשות הניתנות להרכבה על העור לשימוש כחיישנים אלקטרופיזיולוגיים. לאלה יש יישומים פוטנציאליים מרובים, כגון מדידת אלקטרוקרדיוגרפיה (ECG) ואותות אלקטרומיוגרפיה (EMG).
"החיישנים האלה הצליחו להקליט אותות באיכות מעולה, בדומה לאלקטרודות הזמינות מסחרית", אומר ג'ו.
אב הטיפוס השני הדגים חישת מגע משולבת בטקסטיל עבור ממשקי אדם-מכונה. המחברים השתמשו בשרוול טקסטיל לביש המשולב באלקטרודות הנקבוביות כדי לשחק במשחקי מחשב כגון טטריס. סרטון קשור ניתן לראות ב https://youtu.be/7AO_cq8A_BE
"אם אנחנו רוצים לפתח חיישנים לבישים או ממשקי משתמש שניתן ללבוש אותם במשך תקופה משמעותית, אנחנו צריכים חומרים אלקטרוניים חדירים לגז", אומר ג'ו. "אז זהו צעד משמעותי קדימה".
הוא נייר, "אלקטרוניקה אפידרמיסית חדירת גז, דקה במיוחד, ניתנת למתיחה עם אלקטרודות נקבוביות," מתפרסם בכתב העת ACS Nano. המחבר הראשון של המאמר הוא Weixin Zhou, Ph.D. סטודנט באוניברסיטת נאנג'ינג לפוסטים ותקשורת (NUPT) שעבד על הפרויקט בזמן שהוא חוקר אורח במדינת NC. המאמר נכתב בשיתוף הונגיו וואנג, דוקטור. סטודנט במדינת NC, ועל ידי צ'ינגצ'ואן דו מ-NUPT. מחבר המאמר המתכתב הוא Yanwen Ma, פרופסור ב-NUPT.
העבודה נעשתה בתמיכת הקרן הלאומית למדע, תחת מענק מספר CMMI-1728370.
(ג) NCSU
מקור המאמר המקורי: WRAL TechWire