Una svolta nel sensore indossabile? Gli ingegneri della NCSU creano materiale elettronico elastico che può "respirare"
Data di pubblicazione:RALEIGH – I ricercatori di ingegneria hanno creato un materiale elettronico ultrasottile ed estensibile che è permeabile ai gas, consentendo al materiale di “respirare”. Il materiale è stato progettato specificamente per l'uso nelle tecnologie biomediche o indossabili, poiché la permeabilità ai gas consente al sudore e ai composti organici volatili di evaporare lontano dalla pelle, rendendola più confortevole per gli utenti, soprattutto per l'uso a lungo termine.
"La permeabilità ai gas è il grande progresso rispetto ai precedenti dispositivi elettronici estensibili", afferma Yong Zhu, coautore di un articolo sul lavoro e professore di ingegneria meccanica e aerospaziale presso la North Carolina State University. "Ma anche il metodo che abbiamo utilizzato per creare il materiale è importante perché è un processo semplice che sarebbe facile da espandere."
Nello specifico, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica chiamata metodo della figura del respiro per creare una pellicola polimerica estensibile caratterizzata da una distribuzione uniforme dei fori. Il film viene rivestito immergendolo in una soluzione che contiene nanofili d'argento. I ricercatori quindi pressano a caldo il materiale per sigillare i nanofili in posizione.
"La pellicola risultante mostra un'eccellente combinazione di conduttività elettrica, trasmittanza ottica e permeabilità al vapore acqueo", afferma Zhu. “E poiché i nanofili d’argento sono incorporati appena sotto la superficie del polimero, il materiale mostra anche un’eccellente stabilità in presenza di sudore e dopo un’usura a lungo termine”.
"Il risultato finale è estremamente sottile, solo pochi micrometri di spessore", afferma Shanshan Yao, coautore dell'articolo ed ex ricercatore post-dottorato presso la NC State che ora insegna alla Stony Brook University. “Ciò consente un migliore contatto con la pelle, conferendo all’elettronica un migliore rapporto segnale-rumore.
"E la permeabilità ai gas dei dispositivi elettronici indossabili è importante non solo per il comfort", afferma Yao. "Se un dispositivo indossabile non è permeabile ai gas, può anche causare irritazione alla pelle."
Per dimostrare il potenziale del materiale per l'uso nell'elettronica indossabile, i ricercatori hanno sviluppato e testato prototipi per due applicazioni rappresentative.
Il primo prototipo consisteva in elettrodi asciutti montabili sulla pelle da utilizzare come sensori elettrofisiologici. Questi hanno molteplici potenziali applicazioni, come la misurazione dei segnali elettrocardiografici (ECG) ed elettromiografia (EMG).
"Questi sensori sono stati in grado di registrare segnali di qualità eccellente, alla pari con gli elettrodi disponibili in commercio", afferma Zhu.
Il secondo prototipo ha dimostrato il rilevamento del tocco integrato nel tessuto per le interfacce uomo-macchina. Gli autori hanno utilizzato una custodia tessile indossabile integrata con gli elettrodi porosi per giocare a giochi per computer come Tetris. Il video correlato può essere visto su https://youtu.be/7AO_cq8A_BE
"Se vogliamo sviluppare sensori indossabili o interfacce utente che possano essere indossate per un periodo di tempo significativo, abbiamo bisogno di materiali elettronici permeabili ai gas", afferma Zhu. “Quindi questo è un significativo passo avanti.”
lui carta, "Elettronica epidermica gas-permeabile, ultrasottile ed estensibile con elettrodi porosi" è pubblicato sulla rivista ACS Nano. Il primo autore dell'articolo è Weixin Zhou, un Ph.D. studente presso l'Università delle Poste e delle Telecomunicazioni di Nanchino (NUPT) che ha lavorato al progetto mentre era studioso in visita presso la NC State. L'articolo è stato scritto in collaborazione con Hongyu Wang, un Ph.D. studente della NC State e da Qingchuan Du della NUPT. L'autore corrispondente dell'articolo è Yanwen Ma, professore alla NUPT.
Il lavoro è stato svolto con il sostegno della National Science Foundation, con il numero di sovvenzione CMMI-1728370.
(C) NCSU
Fonte articolo originale: WRAL TechWire