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由“电子蜘蛛丝”制成的“无感”电子皮肤

放大字体  缩小字体 发布日期:2024-05-28  来源:高分子科学前沿、纺织导报  浏览次数:141
核心提示:将生物系统与电子设备整合能够改变人们与环境的连接和互动,提供健康和环境监测。这项技术的目标是最小化对生物本身的侵扰,实
      将生物系统与电子设备整合能够改变人们与环境的连接和互动,提供健康和环境监测。这项技术的目标是最小化对生物本身的侵扰,实现设备与生物结构的无缝融合。虽然薄膜技术具有一定的灵活性,但透气性较差;而电子纺织品虽透气,却由于纤维尺寸较大,难以紧密结合。最新的可拉伸电子和电子皮肤技术已实现对皮肤几乎无感的透气效果,但要全面实现无感仍面临挑战,并且这些设备的部署可能影响敏感表面。此外,相关制造过程消耗大量资源,环境成本高,所以开发这些技术时必须考虑可持续性。
      剑桥大学一课题组报告了自适应打印“无感”电子皮肤从而对生命系统实现感知增强利用自适应原位纤维打印技术,无基底的基于PEDOT:PSS的开放式纤维网络可被个性化的直接打印在生物表面,包括指尖、小鸡胚胎和植物,并自动实现紧密贴合和个性化匹配。研究团队利用可定制的纤维网络来创建可记录心电图和肌电信号的皮肤电极、皮肤门控有机电化学晶体管以及增强触摸和植物界面。研究还还表明,纤维可用于连接预制微电子和电子纺织品,而且纤维可以修复、升级和回收。相关成果以“Imperceptible augmentation of living systems with organic bioelectronic fibres”为题发表在Nature Electronics上。
      基于有机导电微纳米纤维的无衬底电子皮肤可以个性化适配于多种生物组织,利用预干燥溶液的黏弹性和表面润湿特性,创建超贴合和自黏附的传感界面。该方法克服了预制接口的材料限制,降低了对材料拉伸性和复杂打印路径的要求,实现了刚性到柔性设备的耦合。目前,生物电子纤维的拉伸性受材料特性限制,但通过设计图案和取向可增强至15%。未来可通过与弹性体结合进一步增强拉伸性,并通过混合各种纤维材料定制功能和稳定性。
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图 1:有机生物电子纤维在不知不觉中增强了生物信号
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图2:有机生物电子纤维的制造、变形和系留
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图 3:量身定制的难以察觉的皮肤电极
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图4:电子皮肤实现增强感知
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图 5:适应性强、用途广泛且可重构的光纤耦合
 
 
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