Технические исследователи создали ультратонкий растягиваемый электронный материал, проницаемый для газа, позволяющий материалу «дышать». Материал был разработан специально для использования в биомедицинских или носимых технологиях, поскольку газопроницаемость позволяет поту и летучим органическим соединениям испаряться с кожи, делая его более комфортным для пользователей – особенно для длительного ношения.
«Газопроницаемость – это большой шаг вперед по сравнению с растягивающейся электроникой», – говорит Юн Чжу, соавтор Соответствующий автор статьи о работе и профессор машиностроения и аэрокосмической техники в Университете штата Северная Каролина. «Но метод, который мы использовали для создания материала, также важен, потому что это простой процесс, который легко масштабировать».
В частности, исследователи использовали метод, называемый методом фигуры дыхания, для создания растягиваемой полимерной пленки с равномерным распределением отверстий. Пленка покрывается погружением в раствор, который содержит серебряные нанопроволоки. Затем исследователи прессуют материал, чтобы запечатать нанопроволоки на месте.
«Отличное сочетание электрической проводимости, оптического пропускания и проницаемости водяного пара», – говорит Чжу. «И поскольку серебряные нанопроволоки внедрены чуть ниже поверхности полимера, материал также демонстрирует превосходную стабильность в присутствии пота и после длительного износа».
«Конечный результат очень тонкий – всего несколько микрометров», – говорит Шаншан Яо, соавтор статьи и бывший научный сотрудник в штате Северная Каролина, который сейчас на факультете в университете Стони Брук. «Это обеспечивает лучший контакт с кожей, обеспечивая электронике лучшее отношение сигнал / шум.
» ) «А газопроницаемость носимой электроники важна не только для комфорта, – говорит Яо. – Если носимое устройство не проницаемо для газов, это также может вызвать раздражение кожи».
Чтобы продемонстрировать потенциал материала для использования в носимой электронике, исследователи разработали и протестировали прототипы для двух типичных применений.
Первый прототип состоял из устанавливаемых на коже сухих электродов для использования в качестве электрофизиологических датчиков. Они имеют множество потенциальных применений, таких как измерительная электрокардиография (ЭКГ) и электромиография (EMG) сигналов.
“Эти датчики были способны записывать сигналы с превосходным качеством, наравне с коммерческими доступные электроды», – говорит Чжу.
Второй прототип продемонстрировал сенсорную текстильную интеграцию следование за интерфейсом человек-машина. Авторы использовали носимый текстильный рукав, интегрированный с пористыми электродами, чтобы играть в компьютерные игры, такие как тетрис.
” Если мы хотим разработать носимые датчики или пользовательские интерфейсы, которые можно носить в течение значительного периода времени, нам нужны газопроницаемые электронные материалы», – говорит Чжу. «Так что это значительный шаг вперед».
Бумага «Газопроницаемая, ультратонкая, растягиваемая» Эпидермальная электроника с пористыми электродами», публикуется в журнале ACS Nano .