Forskerhold udvikler teknologi til at skabe fleksible sensorer på topografiske overflader

På Korea Institute of Science and Technology, Dr. Hyunjung Yi fra Post-Silicon Semiconductor Institute og hendes forskerhold har udviklet en transfer-print-teknologi, der bruger hydrogel og nano-blæk til at skabe højtydende sensorer på fleksible substrater med forskellige former og strukturer.

Med populariteten af ​​bærbare enheder, herunder smartwatches og fitnessbånd, der er fastgjort direkte til huden, der er stigende efterspørgsel efter teknologier, der muliggør produktion af højtydende sensorer på overflader af forskellige former og typer.

Overførselsudskrivning fungerer på samme måde som et tatoveringsmærkat - at klæbe tatoveringsmærkatet på huden og derefter fjerne papirunderlaget efterlader et billede på huden. Den nyudviklede proces skaber en struktur på en overflade og overfører den derefter til en anden på lignende måde. Den mest bemærkelsesværdige fordel ved denne proces er, at den stort set undgår vanskelighederne ved at skabe enheder direkte på underlag, der er termisk og/eller kemisk følsomme, hvilket er grunden til, at transfertryk er meget udbredt til fremstilling af fleksible enheder. På den anden side, den primære ulempe ved de nuværende transfertrykprocesser er, at de normalt kun kan bruges til underlag med flade overflader.

KIST-teamet overvandt disse begrænsninger ved at udvikle en enkel og nem transferprintproces, der giver mulighed for at skabe højtydende, fleksible sensorer på topografiske overflader med forskellige funktioner og teksturer.

Ved at bruge hydrogelernes porøse og hydrofile natur, KIST-teamet inkjet-printede en vandig opløsning-baseret nano-blæk på et hydrogellag, som blev størknet på en topografisk overflade. Det overfladeaktive stof og vandet i nano-blækket passerede hurtigt gennem hydrogelens porøse struktur, efterlader kun det hydrofobe nanomateriale tilbage på overfladen - partiklerne er større i længden end diameteren af ​​hullerne i hydrogelen.

Mængden af ​​nanoblæk, der blev brugt til denne udskrivningsproces, var meget lille, giver mulighed for hurtig dannelse af elektroder. I øvrigt, elektrodernes elektriske ydeevne var fremragende på grund af de høje niveauer af renhed og ensartethed af de resulterende nanonetværk. Også, på grund af nanomaterialets hydrofobe natur, der var en ekstrem lav grad af interaktion mellem det og hydrogelen, giver mulighed for nem overførsel af elektroderne til forskellige topografiske overflader.

T-teknologi til overførsel af nanonetværk via en metode, der størkner en formbar elastomer væske på en hydrogeloverflade, muliggør let oprettelse af fleksible elektroder, selv på underlag med ru overflader. Holdet overførte nanoelektroder direkte på en handske for at skabe en modificeret sensor, der straks kan registrere fingerbevægelser. Det skabte også en fleksibel, højtydende tryksensor, der kan måle pulsen i håndleddet.

Yi sagde, "Resultatet af denne undersøgelse er en ny og nem metode til at skabe fleksible, højtydende sensorer på overflader med forskellige egenskaber og strukturer. Vi forventer, at denne undersøgelse vil blive brugt på de mange områder, der kræver påføring af højtydende materialer på fleksible og/eller utraditionelle underlag, herunder digital sundhedspleje, intelligente menneske-maskine grænseflader, medicinsk teknik, og næste generations elektriske materialer."