¿Avance del sensor portátil? Los ingenieros de NCSU crean material electrónico elástico que puede "respirar"
Fecha de publicación:RALEIGH – Investigadores de ingeniería han creado un material electrónico ultrafino y elástico que es permeable a los gases, lo que permite que el material "respire". El material fue diseñado específicamente para su uso en tecnologías biomédicas o portátiles, ya que la permeabilidad al gas permite que el sudor y los compuestos orgánicos volátiles se evaporen de la piel, lo que la hace más cómoda para los usuarios, especialmente para el uso prolongado.
"La permeabilidad al gas es el gran avance con respecto a la electrónica extensible anterior", dice Yong Zhu, coautor de un artículo sobre el trabajo y profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. "Pero el método que utilizamos para crear el material también es importante porque es un proceso simple que sería fácil de ampliar".
Específicamente, los investigadores utilizaron una técnica llamada método de la figura de respiración para crear una película de polímero estirable con una distribución uniforme de agujeros. La película se recubre sumergiéndola en una solución que contiene nanocables de plata. Luego, los investigadores presionan con calor el material para sellar los nanocables en su lugar.
"La película resultante muestra una excelente combinación de conductividad eléctrica, transmitancia óptica y permeabilidad al vapor de agua", afirma Zhu. "Y debido a que los nanocables de plata están incrustados justo debajo de la superficie del polímero, el material también exhibe una excelente estabilidad en presencia de sudor y después de un uso prolongado".
"El resultado final es extremadamente delgado, de sólo unos pocos micrómetros de espesor", dice Shanshan Yao, coautor del artículo y ex investigador postdoctoral en NC State, que ahora forma parte del cuerpo docente de la Universidad Stony Brook. “Esto permite un mejor contacto con la piel, dando a los componentes electrónicos una mejor relación señal-ruido.
"Y la permeabilidad al gas de los dispositivos electrónicos portátiles es importante por algo más que comodidad", dice Yao. "Si un dispositivo portátil no es permeable a los gases, también puede causar irritación de la piel".
Para demostrar el potencial del material para su uso en electrónica portátil, los investigadores desarrollaron y probaron prototipos para dos aplicaciones representativas.
El primer prototipo consistía en electrodos secos que se montaban sobre la piel y se utilizaban como sensores electrofisiológicos. Estos tienen múltiples aplicaciones potenciales, como la medición de señales de electrocardiografía (ECG) y electromiografía (EMG).
"Estos sensores pudieron registrar señales con excelente calidad, a la par de los electrodos disponibles comercialmente", dice Zhu.
El segundo prototipo demostró la detección táctil integrada en textiles para interfaces hombre-máquina. Los autores utilizaron una funda textil portátil integrada con electrodos porosos para jugar juegos de computadora como el Tetris. El vídeo relacionado se puede ver en https://youtu.be/7AO_cq8A_BE
"Si queremos desarrollar sensores portátiles o interfaces de usuario que puedan usarse durante un período de tiempo significativo, necesitamos materiales electrónicos permeables a los gases", dice Zhu. "Así que este es un importante paso adelante".
el papel, “Electrónica epidérmica estirable, ultrafina y permeable al gas con electrodos porosos” se publica en la revista ACS Nano. El primer autor del artículo es Weixin Zhou, Ph.D. estudiante de la Universidad de Correos y Telecomunicaciones de Nanjing (NUPT) que trabajó en el proyecto mientras era académico visitante en NC State. El artículo fue coautor de Hongyu Wang, Ph.D. estudiante de NC State y por Qingchuan Du de NUPT. El coautor correspondiente del artículo es Yanwen Ma, profesor de NUPT.
El trabajo se realizó con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias, con el número de subvención CMMI-1728370.
(C) NCSU
Fuente del artículo original: WRAL TechWire