Носимые технологии взорвались в последние годы. Вдохновленные достижениями в области гибких датчиков, транзисторов, устройств хранения и сбора энергии, носимые устройства включают в себя миниатюрные электронные устройства, которые носят непосредственно на коже человека для восприятия ряда биофизических и биохимических сигналов или, как в случае с умными часами, для обеспечения удобных человеко-машинных интерфейсов. .
Разработка носимых устройств для оптимального прилегания к коже, воздухопроницаемости и биосовместимости без ущерба для возможности настройки их механических, электрических и химических свойств — непростая задача. Появление электропрядения — изготовления нановолокон с регулируемыми свойствами из полимерной основы — является захватывающим событием в этой области.
В APL Bioengineering исследователи из Университета Тафтса изучили некоторые из последних достижений в области носимых электронных устройств и систем, разрабатываемых с использованием электропрядения.
«Мы показываем, как научное сообщество реализовало много замечательных вещей, используя наноматериалы, получаемые электропрядением», — сказал автор Самир Сонкусейл. «Они применяли их для мониторинга физической активности, отслеживания движения, измерения биопотенциалов, химических и биологических датчиков и даже батарей, транзисторов и антенн, среди прочего».
Сонкусейл и его коллеги демонстрируют многочисленные преимущества электропряденных материалов по сравнению с обычными сыпучими материалами.
Их высокое отношение поверхности к объему придает им повышенную пористость и воздухопроницаемость, что важно для длительного ношения. Кроме того, с соответствующей смесью полимеров они могут достичь превосходной биосовместимости.
Проводящие электропряденные нановолокна обеспечивают электроды с большой площадью поверхности, обеспечивая как гибкость, так и повышение производительности, включая быструю зарядку и высокую емкость накопления энергии .
«Кроме того, их наноразмерные характеристики означают, что они хорошо прилипают к коже без необходимости использования химических клеев, что важно, если вы заинтересованы в измерении биопотенциалов, таких как активность сердца с помощью электрокардиографии или активность мозга с помощью электроэнцефалографии», — сказал Сонкусейл.
Электроспиннинг значительно дешевле и удобнее, чем фотолитография, для создания наноразмерных морфологий транзисторов с превосходным электронным транспортом.
Исследователи уверены, что в ближайшие годы электропрядение станет универсальным, осуществимым и недорогим методом изготовления носимых устройств. Они отмечают, что есть области для улучшения, включая расширение выбора материалов и упрощение интеграции с физиологией человека.
Они предполагают, что эстетику носимых устройств можно улучшить, сделав их меньше и, возможно, с включением прозрачных материалов, «почти невидимыми».
Статья называется «Недавний прогресс в области электропрядения наноматериалов для носимых устройств».
Дополнительная информация: Недавний прогресс в области электропрядения наноматериалов для носимых устройств, APL Bioengineering (2022 г.). DOI: 10.1063/5.0088136
Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов
hello@technovery.com