웨어러블 센서의 혁신? NCSU 엔지니어, '호흡'할 수 있는 신축성 있는 전자 소재 개발
게시 날짜:롤리 - 공학 연구자들은 가스 투과성이 있고 재료가 "호흡"할 수 있는 초박형 신축성 전자 재료를 만들었습니다. 이 소재는 가스 투과성으로 인해 땀과 휘발성 유기 화합물이 피부에서 증발하여 사용자가 특히 장기간 착용할 때 더욱 편안해지기 때문에 생체 의학 또는 웨어러블 기술에 사용하도록 특별히 설계되었습니다.
"가스 투과성은 이전의 신축성 전자 장치에 비해 큰 발전입니다."라고 이 연구에 관한 논문의 공동 교신 저자이자 노스 캐롤라이나 주립 대학의 기계 및 항공 우주 공학 교수인 Yong Zhu는 말했습니다. "그러나 우리가 재료를 만드는 데 사용한 방법은 확장하기 쉬운 간단한 프로세스이기 때문에 중요합니다."
구체적으로 연구진은 호흡 형상법(Breath Figure Method)이라는 기술을 사용하여 구멍이 고르게 분포된 신축성 고분자 필름을 만들었습니다. 필름은 은 나노와이어가 포함된 용액에 담가 코팅됩니다. 그런 다음 연구원들은 재료를 열 압축하여 나노와이어를 제자리에 밀봉합니다.
"그 결과 필름은 전기 전도도, 광 투과도 및 수증기 투과성의 탁월한 조합을 보여줍니다."라고 Zhu는 말했습니다. "그리고 은 나노와이어가 폴리머 표면 바로 아래에 내장되어 있기 때문에 이 소재는 땀이 있거나 장기간 착용한 후에도 탁월한 안정성을 나타냅니다."
"최종 결과는 매우 얇습니다. 두께가 몇 마이크로미터에 불과합니다."라고 논문의 공동 저자이자 전 NC 주립대학 박사후 연구원이자 현재 Stony Brook University에서 교수로 재직 중인 Shanshan Yao는 말합니다. “이를 통해 피부와의 접촉이 더 좋아지고 전자 장치에 더 나은 신호 대 잡음비가 제공됩니다.
Yao는 "웨어러블 전자 장치의 가스 투과성은 편안함 그 이상으로 중요합니다."라고 말합니다. “웨어러블 기기가 가스 투과성이 없으면 피부 자극을 유발할 수도 있습니다.”
착용 가능한 전자 장치에 사용할 수 있는 재료의 잠재력을 입증하기 위해 연구원들은 두 가지 대표적인 응용 분야에 대한 프로토타입을 개발하고 테스트했습니다.
첫 번째 프로토타입은 전기 생리학적 센서로 사용하기 위한 피부 장착형 건식 전극으로 구성되었습니다. 이는 심전도(ECG) 및 근전도(EMG) 신호 측정과 같은 다양한 응용 분야를 가지고 있습니다.
Zhu는 "이러한 센서는 시중에서 판매되는 전극과 동등한 우수한 품질로 신호를 기록할 수 있었습니다."라고 말했습니다.
두 번째 프로토타입은 인간-기계 인터페이스를 위한 직물 통합 터치 감지를 시연했습니다. 저자는 테트리스와 같은 컴퓨터 게임을 하기 위해 다공성 전극과 통합된 착용 가능한 직물 슬리브를 사용했습니다. 관련 영상은 에서 보실 수 있습니다 https://youtu.be/7AO_cq8A_BE
Zhu는 “상당한 기간 동안 착용할 수 있는 웨어러블 센서나 사용자 인터페이스를 개발하려면 가스 투과성 전자 재료가 필요합니다.”라고 말했습니다. "그래서 이것은 중요한 진전입니다."
그는 종이, “다공성 전극을 갖춘 가스 투과성, 초박형, 신축성 있는 표피 전자 장치” ACS Nano 저널에 게재되었습니다. 논문의 첫 번째 저자는 Ph.D.인 Weixin Zhou입니다. NC State에서 방문 학자로 근무하면서 프로젝트에 참여한 Nanjing Posts and Telecommunications(NUPT) 학생입니다. 이 논문은 Ph.D.인 Hongyu Wang이 공동 집필했습니다. NC State의 학생이자 NUPT의 Qingchuan Du입니다. 논문의 공동교신저자는 NUPT 교수인 Yanwen Ma입니다.
이 작업은 국립과학재단(National Science Foundation)의 지원 번호 CMMI-1728370으로 수행되었습니다.
(다) NCSU
원본 기사 출처: WRAL TechWire