首款網(wǎng)格結(jié)構(gòu)納米電子皮膚面世
超薄透氣 可長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量和處理生物信號(hào)
科技日?qǐng)?bào)北京9月28日電 (記者劉霞)韓國(guó)大邱慶北科學(xué)技術(shù)院(DGIST)研究團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出了世界上第一個(gè)納米結(jié)構(gòu)電子皮膚設(shè)備(有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。這種電子皮膚設(shè)備包含一個(gè)納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量和處理生物信號(hào)，且不會(huì)讓佩戴者感覺不適。這一成果標(biāo)志著科學(xué)家們向電子皮膚設(shè)備集成系統(tǒng)邁進(jìn)了一大步。相關(guān)研究刊發(fā)于最新一期《高級(jí)功能材料》雜志。
電子皮膚是指貼在皮膚上的電子可穿戴設(shè)備，用于收集溫度、心率、肌電圖和血壓等生物信號(hào)，并傳輸數(shù)據(jù)。為了使用實(shí)時(shí)醫(yī)療系統(tǒng)準(zhǔn)確測(cè)量生理信號(hào)，需要一種能夠連接到光滑且不斷移動(dòng)的皮膚表面的軟性傳感器。因此，目前大多數(shù)用于皮膚表面的電子設(shè)備都使用塑料和橡膠等表面平坦的基材制造而成。
但這種基質(zhì)材料雖然表面平坦，卻透水透氣性都較差，長(zhǎng)期附著在皮膚上可能導(dǎo)致意外疾病，如過敏、代謝紊亂等。因此，與生物組織接觸的電子設(shè)備必須擁有高滲透性，才能確保長(zhǎng)期使用。鑒于此，以聚合物納米纖維為基礎(chǔ)的、擁有良好透氣性的納米網(wǎng)格器件的相關(guān)研究一直備受關(guān)注。然而，由于表面粗糙、缺乏機(jī)械穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，科學(xué)家們很難制造出納米網(wǎng)格晶體管。
在本研究中，DGIST團(tuán)隊(duì)使用聚氯代對(duì)二甲苯作為生物相容性涂層，解決了這些問題，成功開發(fā)出了全球首款可應(yīng)用于電子皮膚設(shè)備的超薄透氣納米有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFET)。
這種超薄納米網(wǎng)格OFET幾乎不會(huì)給用戶帶來任何不適，并且可以與各種傳感器相結(jié)合。而且，新設(shè)備即使折疊或彎曲、或在高濕度等惡劣環(huán)境下，都不會(huì)導(dǎo)致性能受損。
研究人員表示，他們首次成功開發(fā)出納米網(wǎng)格有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，晶體管的開發(fā)對(duì)于構(gòu)建復(fù)雜電路至關(guān)重要，有了它，就可以長(zhǎng)期實(shí)時(shí)測(cè)量并處理生理數(shù)據(jù)。
總編輯圈點(diǎn)
我們通常認(rèn)知里的電子皮膚，在功能上，是具有多重感知能力的電子產(chǎn)品；在觸感上，要盡力模仿人類或其他生物皮膚的柔韌特性，但我們很少考慮到其材料的微結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期使用中會(huì)不會(huì)帶來不適。實(shí)際上，隨著電子皮膚功能的多元化和使用的普及性，這一點(diǎn)變得尤為重要。而和電子皮膚一樣，任何新興文明產(chǎn)物在其不斷發(fā)展中，不應(yīng)僅僅是一個(gè)幫助人類探索世界的有力工具，還應(yīng)更加的貼近人性。