穿戴式感測器的突破？ NCSU 工程師創造出可以「呼吸」的可拉伸電子材料

羅利 – 工程研究人員創造了超薄、可拉伸的電子材料，該材料具有透氣性，可以「呼吸」。該材料專為生物醫學或可穿戴技術而設計，因為透氣性允許汗水和揮發性有機化合物從皮膚上蒸發，使用戶更加舒適——尤其是長期佩戴。

「相對於早期的可拉伸電子產品，透氣性是一個巨大的進步，」該研究論文的共同通訊作者、北卡羅來納州立大學機械與航空航天工程教授朱勇說。 “但我們用於創建材料的方法也很重要，因為這是一個簡單的過程，很容易擴大規模。”

具體來說，研究人員使用一種稱為呼吸圖法的技術來製造一種具有均勻分佈孔的可拉伸聚合物薄膜。將薄膜浸入含有銀奈米線的溶液中來塗覆。然後研究人員對材料進行熱壓以將奈米線密封到位。

「所得薄膜顯示出導電性、透光性和水蒸氣滲透性的優異組合，」朱說。 “而且由於銀奈米線嵌入聚合物表面下方，因此該材料在有汗水和長期佩戴後也表現出出色的穩定性。”

「最終的結果非常薄——只有幾微米厚，」論文的合著者、前北卡羅來納州立大學博士後研究員、現在在石溪大學任教的姚珊珊說。 「這可以更好地與皮膚接觸，從而為電子設備提供更好的信噪比。

「穿戴式電子產品的透氣性不僅對於舒適度很重要，」姚說。 “如果可穿戴設備不透氣，它也會引起皮膚刺激。”

為了展示該材料在穿戴式電子產品中的應用潛力，研究人員開發並測試了兩個代表性應用的原型。

第一個原型由可安裝在皮膚上的乾電極組成，用作電生理感測器。它們具有多種潛在的應用，例如測量心電圖 (ECG) 和肌電圖 (EMG) 訊號。

「這些感測器能夠以優異的品質記錄訊號，與市售電極相當，」朱說。

第二個原型展示了用於人機介面的紡織品整合觸控感測。作者使用與多孔電極整合的可穿戴紡織套筒來玩俄羅斯方塊等電腦遊戲。相關影片可見 https://youtu.be/7AO_cq8A_BE

「如果我們想開發可長時間佩戴的可穿戴感測器或使用者介面，我們需要透氣電子材料，」朱說。 “所以這是向前邁出的重要一步。”

他紙， “帶有多孔電極的透氣、超薄、可拉伸表皮電子裝置” 發表在《ACS Nano》雜誌。論文第一作者為週偉新，博士生。南京郵電大學（NUPT）的學生，在北卡羅來納州立大學擔任訪問學者期間參與了該計畫。論文由博士生王宏宇共同撰寫。北卡羅來納州立大學的學生和南京郵電大學的杜慶川。論文共同通訊作者為南京郵電大學教授馬彥文。

這項工作是在美國國家科學基金會的支持下完成的，資助號碼為 CMMI-1728370。

(C) 北卡羅來納州立大學

原文來源： WRAL 技術線