Åndbar elektronik baner vejen for mere funktionel bærbar teknologi

Ingeniørforskere har skabt ultratynde, strækbart elektronisk materiale, der er gennemtrængeligt for gas, lad materialet "ånde". Materialet er designet specielt til brug i biomedicinske eller bærbare teknologier, da gaspermeabiliteten tillader sved og flygtige organiske forbindelser at fordampe væk fra huden, gør det mere behageligt for brugerne-især til langtidsbrug.

"Gaspermeabiliteten er den store fremgang i forhold til tidligere strækbar elektronik, "siger Yong Zhu, co-tilsvarende forfatter til et papir om arbejdet og en professor i mekanik og rumfartsteknik ved North Carolina State University. "Men den metode, vi brugte til at skabe materialet, er også vigtig, fordi det er en enkel proces, der ville være let at skalere op."

Specifikt, forskerne brugte en teknik kaldet åndedrætsfigurmetoden til at skabe en strækbar polymerfilm med en jævn fordeling af huller. Filmen coates ved at dyppe den i en opløsning, der indeholder sølv -nanotråde. Forskerne varmepresser derefter materialet for at forsegle nanotråde på plads.

"Den resulterende film viser en fremragende kombination af elektrisk ledningsevne, optisk transmittans og vanddampgennemtrængelighed, "Zhu siger." Og fordi de sølv nanotråde er indlejret lige under overfladen af ​​polymeren, materialet udviser også fremragende stabilitet i nærvær af sved og efter langvarig slid. "

"Slutresultatet er ekstremt tyndt - kun få mikrometer tykt, "siger Shanshan Yao, medforfatter af papiret og en tidligere postdoktorforsker ved NC State, der nu er på fakultet ved Stony Brook University. "Dette giver mulighed for bedre kontakt med huden, giver elektronikken et bedre signal-til-støj-forhold.

"Og gasgennemtrængelighed for bærbar elektronik er vigtig for mere end bare komfort, "Siger Yao." Hvis en bærbar enhed ikke er gasgennemtrængelig, det kan også forårsage hudirritation. "

For at demonstrere materialets potentiale for brug i bærbar elektronik, forskerne udviklede og testede prototyper til to repræsentative applikationer.

Den første prototype bestod af hudmonterbar, tørre elektroder til brug som elektrofysiologiske sensorer. Disse har flere potentielle applikationer, såsom måling af elektrokardiografi (EKG) og elektromyografi (EMG) signaler.

"Disse sensorer var i stand til at registrere signaler med fremragende kvalitet, på niveau med kommercielt tilgængelige elektroder, "Siger Zhu.

Den anden prototype demonstrerede tekstilintegreret berøringsfølelse til grænseflader mellem mennesker og maskiner. Forfatterne brugte et bærbart tekstilhylster integreret med de porøse elektroder til at spille computerspil som Tetris.

"Hvis vi ønsker at udvikle bærbare sensorer eller brugergrænseflader, der kan bæres i en betydelig periode, vi har brug for gasgennemtrængelige elektroniske materialer, "Siger Zhu." Så det er et vigtigt skridt fremad. "

Papiret, "Gasgennemtrængelig, Ultra tynd, Strækbar epidermal elektronik med porøse elektroder, "er offentliggjort i tidsskriftet ACS Nano .