首款網格結構納米電子皮膚面世

韓國大邱慶北科學技術院(DGIST)研究團隊成功開發出了世界上第一個納米結構電子皮膚設備(有機場效應晶體管)。這種電子皮膚設備包含一個納米網狀結構,可長時間測量和處理生物信號,且不會讓佩戴者感覺不適。這一成果標誌着科學家們向電子皮膚設備集成系統邁進了一大步。相關研究刊發於最新一期《高級功能材料》雜誌。

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電子皮膚是指貼在皮膚上的電子可穿戴設備,用於收集溫度、心率、肌電圖和血壓等生物信號,並傳輸數據。為了使用實時醫療系統準確測量生理信號,需要一種能夠連接到光滑且不斷移動的皮膚表面的軟性傳感器。因此,目前大多數用於皮膚表面的電子設備都使用塑料和橡膠等表面平坦的基材製造而成。

但這種基質材料雖然表面平坦,卻透水透氣性都較差,長期附着在皮膚上可能導致意外疾病,如過敏、代謝紊亂等。因此,與生物組織接觸的電子設備必須擁有高滲透性,才能確保長期使用。鑒於此,以聚合物納米纖維為基礎的、擁有良好透氣性的納米網格器件的相關研究一直備受關注。然而,由於表面粗糙、缺乏機械穩定性、熱穩定性和化學穩定性,科學家們很難製造出納米網格晶體管。

在本研究中,DGIST團隊使用聚氯代對二甲苯作為生物相容性塗層,解決了這些問題,成功開發出了全球首款可應用於電子皮膚設備的超薄透氣納米有機場效應晶體管(OFET)。

這種超薄納米網格OFET幾乎不會給用戶帶來任何不適,並且可以與各種傳感器相結合。而且,新設備即使摺疊或彎曲、或在高濕度等惡劣環境下,都不會導致性能受損。

研究人員表示,他們首次成功開發出納米網格有機場效應晶體管,晶體管的開發對於構建複雜電路至關重要,有了它,就可以長期實時測量並處理生理數據。