可拉伸传感器材料提升电子器件受拉性能
身体发出大量信号——化学物质、电脉冲、机械位移——可提供丰富健康信息。但能检测这些信号电子传感器常由脆性无机材料制成,阻止其在皮肤上或体内拉伸弯曲。近年进展使可拉伸传感器成为可能,但形状变化影响数据产出,许多传感器无法收集处理身体最微弱信号。
新传感器设计采用图案化材料优化晶体管间应变分布,创造变形少妥协的可拉伸电子。研究人员也用该设计创建多种电路元件,可通向更多类型可拉伸电子。
设计电子时,研究人员用图案化应变分布概念。制造晶体管时用弹性体——弹性聚合物——作基底。他们改变弹性体层密度,意味着一些保持柔软而其他更硬但仍有弹性。较硬层——研究者称“elastiff”——用于有源电子区域。
结果是晶体管阵列拉伸弯曲时电性能与未变形时几乎相同。事实上,100%应变拉伸时性能变化小于5%。团队也用概念设计制造其他电路部件包括NOR门、环振荡器、放大器。NOR门用于数字电路,环振荡器用于射频识别(RFID)技术。成功制造这些可拉伸部件,研究人员可制造更复杂电子。
他们开发可拉伸放大器属首批皮肤状电路,能放大微弱电生理信号——低至几毫伏。这对感知肌肉等身体最弱信号很重要。信号可直接在皮肤上处理放大。
设计被评估作ALS诊断工具。通过测量肌肉信号,研究人员希望更好诊断疾病同时获知疾病如何影响身体。也希望测试植入体内电子设计并创建各种身体信号传感器。
传感器