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新型傳感器像羽毛一樣輕 可作為人類第二皮膚

  日本東京大學材料科學家染矢高雄(TakaoSomeya)和馬汀-卡爾藤布魯恩(MartinKaltenbrunner)指出,這種塑料質地電路比羽毛還輕,僅有1微米厚度,非常柔韌,可以作為植入器放置在人體中,且很難感受到它們的存在,例如:放置在手背,或者貼在嘴唇上。

  染矢高雄說:“這項技術旨在研制新型生物醫(yī)學傳感器,使佩戴者沒有不舒適的感覺。它還可以在無壓狀態(tài)下測量體溫和心率,這是設計感官觸覺或者溫度的人造皮膚關鍵性特征。”

  之前科學家曾建造超薄傳感器,其中包括:“電子紋身”貼片粘在皮膚上,能夠記錄大腦電波,當孕婦使用時可記錄胎兒心率。但是制造更纖薄、柔韌性傳感器將對傳統(tǒng)微芯片制造技術帶來問題,正常地高能量等離子可沉積在結構表面用于建造電路,但是這種方法卻無法很好地工作在柔軟、類似皮膚的材料。

  染矢高雄說:“高能量等離子處理方法破壞了超薄和整合聚合物箔片,會形成針孔,目前我們的方法可以避免這一點。”

  該研究小組發(fā)現(xiàn)一種方法在室溫下沉積超纖薄氧化鋁層在一個透明聚合物箔片,之后能夠附加電路元件至氧化物基片,例如:碳質材料制成的晶體管,有機化合物和觸摸傳感器或者溫度傳感器。

  不同于傳統(tǒng)半導體,這種有機材料能夠在室溫下加工處理,目前基于有機材料的電路無法像硅質晶體管那樣快速處理信息,但能很好地適配探測器。研究小組建造了包含有機觸摸傳感器的12×12陣列電路,該結構每平方米重量僅3克,通過放置電子元件在預拉伸聚合物上可實現(xiàn)超級彈性。當該材料伸展至2.33倍,其電子和機械性能并未改變。

  英國布里斯托爾機械實驗室實驗主管克里斯-梅爾赫什(ChrisMelhuish)稱,這種傳感器無法獨立運行,它需要電源供給,雖然它像羽毛一樣輕,但仍需要類似其它電路結構的電流連通性,這將是下一個重大設計挑戰(zhàn)。

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