Strækbare og klemme bløde sensorer et skridt nærmere takket være den nye bindingsmetode

Bioingeniører fra Imperial College London har fundet en måde at skabe elastiske og squeezy bløde sensorenheder ved at binde gummi til elektriske komponenter.

Strækbare og klemme bløde sensorer, der kan passe rundt om kropsdele eller klemmes i hænderne, kan bruges til applikationer, herunder sport og genoptræning efter skade eller slagtilfælde. For eksempel, bløde elektriske kraftsensorer i form af en klembold kunne overvåge rehabiliteringen af ​​patienter med håndskader eller neurologiske lidelser.

Mens sådanne sensorer har været under udvikling i lang tid, ingen er kommet på markedet, fordi de ikke let kan integreres med elektroniske komponenter, ligesom ledningerne, computerchips og batterier er nødvendige for at samle, behandle og sende de data, sensoren indsamler.

Nu, et team af forskere fra Imperial har opfundet en måde at binde de elastiske og klemme kraftfølsomme bløde materialer til elektriske komponenter. De har udviklet en binding så stærk, at selve det strækbare gummi går i stykker, før bindingen mellem de to forskellige materialer gør det.

Deres resultater er offentliggjort i ACS anvendte materialer og grænseflader .

Første forfatter Michael Kasimatis, fra Institut for Bioingeniør ved Imperial, sagde:"Vi håber, at denne metode vil give os mulighed for at lave billige bløde sensorer, der er pålidelige og bærbare, som kan bruges til at overvåge folks helbred i deres eget hjem.

"Sådanne sensorer kunne kobles til en mobil enhed, såsom en smartphone, så de data, de genererer, nemt kan behandles og lagres i skyen, hvilket er vigtigt for applikationer i digital sundhedspleje."

Tidligere, videnskabsmænd havde forsøgt at binde de kraftfølsomme, ledende gummier med elektriske komponenter ved hjælp af klæbemidler, som ofte gik fra hinanden, når de blev trukket, eller ved hjælp af metalklemmer, som kunne rive det strækbare materiale i stykker.

Den nye metode bruger i stedet små stykker metalbelagt silicium, som skaber en kemisk binding med det strækbare og klemme gummi. Siliciumkontakterne er glatte på den ene side, hvor de binder til gummiet, og udhulet og belagt med kobber på den anden side, så ledninger eller andre elektriske komponenter nemt kan tilsluttes via konventionelle metoder såsom lodning.

Holdet demonstrerede, hvordan deres bindingsmetode kan modstå belastningen af ​​udstrækning og testede det også i et par prototypesensorer, der kunne bruges i sundhedspleje og rehabilitering.

For eksempel, de skabte en bærbar åndedrætsmonitor, et benbånd til træningsovervågning og en squeezy-bold til overvågning af håndrehabilitering.

Ledende forsker Dr. Firat Güder, fra Institut for Bioingeniør ved Imperial, sagde:"Efter at have demonstreret, hvordan denne nye bindingstilgang kunne fungere og anvendes i laboratorieprototyper, vi ønsker nu at tage denne teknologi ud af laboratoriet og gøre den tilgængelig for alle."

Teamet leder i øjeblikket efter partnere og finansieringskilder til at hjælpe med at oversætte og fremme teknologien.

"Monolitisk lodde-på nanoporøse Si-Cu-kontakter til strækbare silikonekompositsensorer" af Kasimatis, Michael; Nunez-Bajo, Estefania; Grell, Max; Cotur, Yasin; Barandun, Giandrin; Kim, Ji-Seon; og Guder, Firat, er udgivet i ACS anvendte materialer og grænseflader .