透气电子材料为更实用的可穿戴技术铺平了道路

工程研究人员创造了一种超薄、可拉伸的电子材料,这种材料具有透气性,可以让材料 “呼吸”。这种透气电子材料是专门为生物医学或可穿戴技术而设计的,因为透气性可以让汗水和挥发性有机化合物从皮肤上蒸发掉,让使用者更舒适–尤其是长期佩戴时更舒适。

透气电子材料为更实用的可穿戴技术铺平了道路
图种展示可透气的电子织物,使其既舒适又能够作为视频游戏控制器

“与以前的可拉伸电子产品相比,透气性是一大进步,”北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程教授Yong Zhu说。”但我们用于制造这种材料的方法也很重要,因为这是一个简单的过程,很容易推广。”

具体来说,研究人员使用了一种叫做呼吸图法的技术来制造一种可拉伸的聚合物薄膜,其特点是孔洞分布均匀。通过将薄膜浸泡在含有银纳米线的溶液中进行涂层。然后,研究人员对材料进行热压,将纳米线封住。产生的薄膜显示出良好的导电性、透光率和水蒸气渗透性的极佳组合,”Zhu说。”而且,由于银纳米线正好嵌入到聚合物表面正下方,因此该材料在出汗和长期磨损后也表现出色的稳定性。”最终的结果是非常薄的–只有几微米厚,这样可以更好地与皮肤接触,使电子器件具有更好的信噪比。可穿戴电子设备的透气性不仅仅对舒适感很重要,如果可穿戴设备不透气,也会引起皮肤刺激。

为了证明这种材料在可穿戴式电子产品中的应用潜力,研究人员开发并测试了两种具有代表性的应用原型。

第一个原型由可安装在皮肤上的干式电极组成,可用作电生理传感器。这些传感器具有多种潜在应用,如测量心电图(ECG)和肌电图(EMG)信号等。这些传感器能够记录的信号质量非常好,与市面上的电极相当。

第二个原型机展示了人机界面的纺织品集成触摸传感。研究人员使用集成多孔电极的可穿戴式纺织袖套来玩电脑游戏,如俄罗斯方块等。相关视频可在https://v.youku.com/v_show/id_XNDY1NjIzNDg1Mg==.html 查看。

“如果我们想开发出可长时间佩戴可穿戴式传感器,我们需要透气电子材料,”Zhu说。”这是向前迈出的重要一步。”

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