Silke kunne forbedre følsomheden, fleksibilitet af bærbare kropssensorer

Fra smarte sokker til træningstøj, der måler anstrengelse, Bærbare kropssensorer er ved at blive den nyeste "must-have" teknologi. Nu rapporterer videnskabsmænd, at de er på nippet til at bruge silke, et af verdens mest eftertragtede stoffer, at udvikle en mere følsom og fleksibel generation af disse multi-purpose enheder, der overvåger en række kropsfunktioner i realtid.

Forskerne præsenterer deres arbejde i dag ved det 254. nationale møde og udstilling i American Chemical Society (ACS). ACS, verdens største videnskabelige samfund, holder mødet her til og med torsdag. Den har næsten 9, 400 oplæg om en bred vifte af naturvidenskabelige emner.

"Der er en hel verden af ​​muligheder for silkesensorer i øjeblikket. Silke er det ideelle materiale til at fremstille sensorer, der bæres på kroppen, "Yingying Zhang, Ph.D., siger. "En mulighed, vi forudser, er, at de bliver brugt som et integreret trådløst system, der vil gøre det muligt for læger lettere at overvåge patienter på afstand, så de kan reagere på deres medicinske behov hurtigere end nogensinde før."

Kropssensorer, som normalt er lavet med halvledere, har vist et stort potentiale for overvågning af menneskers sundhed. Men de har begrænsninger. For eksempel, belastningssensorer, som måler ændringer i kraft, kan ikke være meget følsomme og meget strækbare på samme tid. Silke, et naturligt materiale, der er stærkere end stål og mere fleksibelt end nylon, kunne overvinde disse problemer. Fiberen er også let og biokompatibel. Imidlertid, silke leder ikke elektricitet særlig godt. For at løse denne udfordring, Zhang og kolleger ved Tsinghua University i Kina søgte at finde en måde at øge ledningsevnen af ​​silke, så det med succes kunne bruges i kropsfølende enheder.

Forskerne besluttede at prøve to forskellige strategier. I én tilgang, de behandlede silken i et miljø med inert gas med temperaturer fra 1, 112 grader til 5, 432 grader Fahrenheit. Som resultat, silken blev infunderet med N-doteret kulstof med nogle grafitiserede partikler, som er elektrisk ledende. Ved at bruge denne teknik, forskerne har udviklet belastningssensorer, tryksensorer og en dual-mode sensor, der er i stand til at måle temperatur og tryk samtidigt.

I den anden tilgang, holdet fodrede enten grafen eller kulstof nanorør til silkeorme. Nogle af disse nanopartikler blev naturligt inkorporeret i silken produceret af ormene. Indtil nu, denne metode har ikke produceret elektrisk ledende fibre, men forskerne eksperimenterer stadig med denne teknik og håber på, at de kan få det til at virke.

Baseret på de foreløbige resultater, Zhang ønsker at udforske måder at skabe et integreret sæt af silkebaserede, selvbærende sensorer, der ville blive drevet af nano-generatorer. Hun foreslår også, at hendes teams silkesensorer kan bruges til at bygge mere realistiske robotter, der kan føle berøring, temperatur eller luftfugtighed og kan endda skelne mellem forskellige menneskers stemmer.