Bløde og behagelige e-tekstiler, der kan bruges til at måle fotoplenthysmografi

Fremskridt inden for bærbare enheder har muliggjort e-tekstiler, som forener lette og komfortable tekstiler med smart elektronik, og tiltrækker opmærksomhed som næste generation af bærbar teknologi. I særdeleshed, fiber elektroniske enheder udstyret med elektriske egenskaber, samtidig med at tekstilernes specifikke egenskaber bevares, er nøgleelementer i fremstillingen af ​​e-tekstiler.

Optoelektroniske enheder er generelt konstrueret ved hjælp af lag af halvledere, elektroder, og isolatorer; deres ydeevne er stærkt påvirket af elektrodernes størrelse og struktur. Fiber elektroniske komponenter til e-tekstiler skal fremstilles på tynde, bøjelige tråde; da disse enheder ikke kan være bredere end gevind med en diameter på nogle få mikrometer, det er en udfordring at forbedre ydeevnen af ​​sådanne fiberelektronikkomponenter. Imidlertid, et hold af koreanske videnskabsmænd har fået opmærksomhed efter at have udviklet en ny teknologi til at overvinde disse begrænsninger.

Et team af forskere, ledet af Dr. Hyunjung Yi og Dr. Jung Ah Lim, på Post-silicon Semiconductor Institute of the Korea Institute of Science and Technology (KIST) annonceret, at de har udviklet en teknik til fremstilling af fiber elektroniske komponenter, såsom transistorer og fotodioder, med ønskede elektrodestrukturer ved indpakning. Specifikt, det ønskede elektrodearray kan fremstilles ved hjælp af en inkjetprinter, og en elektrodetråd belagt med en halvlederoverflade rulles oven på disse elektroder.

I 2019, Dr. Yi og hendes forskerhold udviklede en teknik til at bygge et elektrodearray på en given overflade ved at printe carbon nanorør (CNT) blæk på en skabelon lavet af en hydrofil hydrogel og overføre CNT blækket til den ønskede overflade ( Nano bogstaver 2019, 19, 3684-3691). Når først trykt på hydrogelen, CNT-elektroderne opfører sig på samme måde som at flyde på vand. Derfor, forskerne forudsagde muligheden for at overføre sådanne elektroder intakte til overfladerne af fibre ved at rulle fibrene på elektroderne. I et samarbejde med Dr. Lim og hendes team, forskerne var i stand til at udvikle højtydende elektroniske fiberkomponenter uden at beskadige halvlederlaget eller CNT-elektroderne. Fibertransistorerne omviklet med CNT-elektroder opretholdt stabile ydelser på mindst 80% selv med en skarp bøjningsradius på 1,75 mm.

Ved at bruge CNT-elektrodens semitransparente egenskab, det er også lykkedes forskerne at udvikle fiberfotodioder til at detektere lys ved at vikle CNT-elektroderne rundt om elektrodetråde belagt med en halvleder, der producerer strøm ved absorption af lys. Fiberfotodioderne kan detektere en bred vifte af synligt lys og har fremragende følsomheder, der kan sammenlignes med stive komponenters. Forskerne fremstillede en handske af et stof, der indeholdt disse fotodioder og lysemitterende dioder (LED'er). LED'erne producerer lys, og fotodioderne måler intensiteten af ​​det lys, der reflekteres af fingrene, som ændrer sig i forhold til blodgennemstrømningen. Dermed, handsken kan bruges til at måle brugerens puls.

Dr. Lim udtalte, at "Fingerhandskens pulsmonitor udviklet af os kunne tilbyde et alternativ til konventionel pulsovervågningsenhed af klip-type. Den har fordelene ved at være mere tilgængelig for patienter på grund af dens behagelige og bløde tekstur og ved at være i stand til at måle pulsen i realtid til enhver tid og sted." Dr. Yi, medforskeren, udtalte, at "Denne forskning giver en ny tilgang til elektrodefremstilling, hvilket fortsat er et vigtigt problem at løse i udviklingen af ​​fiberenheder. Vi forventer, at disse resultater vil fremme feltet fra at forbedre ydeevnen af ​​fiberoptoelektroniske komponenter til udvikling af fiberelektroniske enheder med komplekse kredsløb."