hård, fleksibel sensor opfundet til bærbar teknologi

Forskere har brugt 3-D-print og nanoteknologi til at skabe en holdbar, fleksibel sensor til bærbare enheder til at overvåge alt fra vitale tegn til atletisk præstation.

Den nye teknologi, udviklet af ingeniører ved University of Waterloo, kombinerer silikonegummi med ultratynde lag af grafen i et materiale, der er ideelt til fremstilling af armbånd eller indlægssåler i løbesko.

Når det gummimateriale bøjer eller bevæger sig, elektriske signaler skabes af de stærkt ledende, grafen i nanoskala indlejret i dens konstruerede honeycomb-struktur.

"Silikone giver os den fleksibilitet og holdbarhed, der kræves til biomonitoreringsapplikationer, og den tilføjede, indlejret grafen gør det til en effektiv sensor, " sagde Ehsan Toyserkani, forskningsdirektør ved Multi-Scale Additive Manufacturing (MSAM) Lab i Waterloo. "Det hele er samlet i en enkelt del."

Fremstilling af en silikonegummistruktur med så komplekse interne egenskaber er kun muligt ved hjælp af avanceret 3-D-printning - også kendt som additiv fremstilling - udstyr og processer.

Gummi-grafen-materialet er ekstremt fleksibelt og slidstærkt ud over meget ledende.

"Det kan bruges i de hårdeste miljøer, ved ekstreme temperaturer og fugtighed, " sagde Elham Davoodi, en ingeniør-ph.d. studerende ved Waterloo, der ledede projektet. "Det kunne endda tåle at blive vasket med dit vasketøj."

Materialet og 3D-printprocessen gør det muligt for specialfremstillede enheder at passe præcist til brugernes kropsformer, samtidig med at den forbedrer komforten sammenlignet med eksisterende bærbare enheder og reducerer produktionsomkostningerne på grund af enkelheden.

Toyserkani, professor i mekanik og mekatronik, sagde gummi-grafen-sensoren kan parres med elektroniske komponenter for at lave bærbare enheder, der registrerer hjerte- og vejrtrækningsfrekvenser, registrere de kræfter, der udøves, når atleter løber, tillade læger at fjernovervåge patienter og adskillige andre potentielle applikationer.

Forskere fra University of California, Los Angeles og University of British Columbia samarbejdede om projektet.

Den seneste i en række artikler om forskningen, "3-D-printede ultra-robuste overflade-dopede porøse silikonesensorer til bærbar biomonitorering, " står i journalen ACS Nano .