传感器材料使可拉伸电子设备在应变下表现更好
我们的身体会发出大量信号——化学物质、电脉冲、机械变化——这些信号可以提供大量关于我们健康的信息。但可以检测这些信号的电子传感器通常由易碎的无机材料制成，可防止它们在皮肤或体内拉伸和弯曲。最近的进展使可伸缩传感器成为可能，但它们的形状变化会影响产生的数据，许多传感器无法收集和处理人体最微弱的信号。
一种新的传感器设计采用了一种图案化材料，可优化晶体管之间的应变分布，创造出受变形影响较小的可拉伸电子器件。研究人员还使用该设计创建了几个电路元件，这可能会导致更多类型的可拉伸电子设备。
为了设计电子设备，研究人员使用了图案化的应变分布概念。在制造晶体管时，他们使用了由弹性体（一种弹性聚合物）制成的基板。他们改变了弹性体层的密度，这意味着一些保持更柔软，而另一些则更硬但仍然有弹性。较硬的层——被研究人员称为“elastiff”——被用于有源电子区域。
结果是晶体管阵列在拉伸和弯曲时具有与未变形时几乎相同的电气性能。事实上，当拉伸到 100% 的应变时，它们的性能变化不到 5%。该团队还利用这一概念设计和制造了其他电路部件，包括 NOR 门、环形振荡器和放大器。或非门用于数字电路，而环形振荡器用于射频识别 (RFID) 技术。通过使这些部件成功地可拉伸，研究人员可以制造更复杂的电子产品。
他们开发的可拉伸放大器是第一个能够放大微弱电生理信号的类皮肤电路——低至几毫伏。这对于感知身体最微弱的信号（例如来自肌肉的信号）很重要。信号可以直接在皮肤上进行处理和放大。
该设计正在评估为 ALS 的诊断工具。通过测量来自肌肉的信号，研究人员希望更好地诊断疾病，同时了解疾病如何影响身体。他们还希望在可植入体内的电子设备中测试设计，并为各种身体信号创建传感器。
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