
新加坡和中国科学家合作开发的一种新型纤维制造技术,这种纤维可以用来制作内置电子元件的可穿戴设备。简单来说,他们发明了一种特殊的布料,这种布料里可以编织进像电线和半导体这样的电子部件。这样做出来的衣服或者配饰,就像是戴在身上的小型电脑,可以检测和处理信息。

柔性半导体对于未来的可穿戴电子技术至关重要,但一直难以集成到复杂的架构中。现在,在最近发表在Advanced Electronic Materials上的一项研究中,来自日本的研究人员已经开发出一种直接的方法来制造用于高级电路的高质量柔性半导体。研究人员通过一种简化逐层组装的方法制造了一维柔性n型半导体。这项工作可能是可穿戴电子制造的未来。

随着传统的互补金属氧化物半导体集成电路尺寸正在接近物理极限,新型的神经形态计算芯片逐渐发展成为一种潜在的低功耗和高效率的解决方案。具有显示、传感、能量采集和能量存储功能的电子纺织品作为新一代可穿戴电子产品,展现出巨大的应用前景。将神经形态计算忆阻器无缝集成到电子纺织品中,对于有效存储和处理来自功能电子元件的信号至关重要。

近些年来,可用于实时监测人体健康情况和生物信息的生物电子器件受到了广泛关注。可穿戴器件虽已成功用于监测心电图、脉搏血氧、葡萄糖等,可以满足日常人体身体健康监测需求,但已有的可穿戴器件如手表、手环等体积较大,监测葡萄糖的器件仍为有创检测且为刚性,与人体皮肤兼容性差且受电源与器件稳定性影响,其寿命较短。

时至今日,通过穿戴电子设备监测心率、脉搏等,已经成为健康管理的重要一环。而在最近,浙江大学生物系统工程与食品科学学院IBE团队刘湘江、应义斌,信息与电子工程学院汪小知和农业与生物技术学院胡仲远,则为植物联合发明一款穿戴式“电子皮肤”。

柔性可穿戴电子器件能直接贴在皮肤表面,实现人体生理信息的原位、实时及连续监测,在个性化医疗领域具有极其可观的应用前景。然而,现有的柔性可穿戴传感器多基于石墨烯、Ecoflex、织物等材料,因存在器件-皮肤界面机械强度失配、穿戴不适、生物相容性不足等问题,难以实现广泛应用。

透明电子的潜在应用包括可穿戴生物医学传感器,或让飞行员在读取飞行数据的同时监测环境的“平视显示器”,它可以为各行各业的用户提供一种独特的优势。银纳米线网络是很有前途的候选者,因为它们便宜、灵活、制造简单。然而,目前的制造方法产生随机的纳米线排列,这在高级应用中是不够的。

韩国研究团队开发了一种可穿戴的热电元件(thermoelement),可通过体热(body heat)产生电能。该装置可以多元应用,譬如免电池的穿戴式装置。
柔性可穿戴电子由于具有轻薄、柔软、亲肤的优势,已被广泛应用于与人体健康相关的各项生理指标监测之中,极大推动了传统医疗的实时化、个性化发展进程。然而,在长期监测过程中,柔性可穿戴电子设备可能面临多种不断变化的环境条件(如机械力、温度或湿度),致使其结构、功能受损,影响其工作的稳定性,进而限制其在多种环境中的实际应用。