《康奈尔大学研制超弹性“皮肤”,可应用于可穿戴电子领域》

  • 来源专题:绿色印刷—可穿戴电子
  • 编译者: 王阳
  • 发布时间:2016-03-23
  • Even in this age of smartphones and other electronics wonders, these ideas sound quite futuristic. But a team of Cornell graduate students – led by Rob Shepherd, assistant professor of mechanical and aerospace engineering – has developed an electroluminescent “skin” that stretches to more than six times its original size while still emitting light. The discovery could lead to significant advances in health care, transportation, electronic communication and other areas.

    This hyper-elastic light-emitting capacitor (HLEC), which can endure more than twice the strain of previously tested stretchable displays, consists of layers of transparent hydrogel electrodes sandwiching a dielectric (insulating) elastomer sheet. The elastomer changes luminance and capacitance (the ability to store an electrical charge) when stretched, rolled and otherwise deformed.In addition to its ability to emit light under a strain of greater than 480 percent its original size, the group’s HLEC was shown to be capable of being integrated into a soft robotic system. Three six-layer HLEC panels were bound together to form a crawling soft robot, with the top four layers making up the light-up skin and the bottom two the pneumatic actuators.

    Although Shepherd admitted to “not being very fashion-forward,” another application involves wearable electronics. While wearable technology today involves putting hard electronics onto a soft base (think Apple Watch or Fitbit), this discovery paves the way for devices that fully conform to the wearer’s shape.

    The Shepherd Group has also developed a lightweight, stretchable material with the consistency of memory foam, with the potential for use in prosthetic body parts, artificial organs and soft robotics.

    The group’s latest work was supported by a grant from the Army Research Office, a 2015 award from the Air Force Office of Scientific Research, and two grants from the National Science Foundation.

  • 原文来源:;http://www.news.cornell.edu/stories/2016/03/light-skin-stretches-boundaries-robotics
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  • 《自供电可穿戴技术》

    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2019-05-08
    • 对于新兴的可穿戴技术而言,它需要改进的电源。现在密歇根州立大学的研究人员通过皱巴巴的碳纳米管森林或CNT森林提供了潜在的解决方案。 MSU软机和电子实验室主任曹长永带领一支科学家团队创建了高度可拉伸的超级电容器,为可穿戴电子设备提供动力。新开发的超级电容器具有坚固的性能和稳定性,即使在数千次拉伸/松弛循环中拉伸至其原始尺寸的800%时也是如此。 该团队的成果发表在Advanced Energy Materials杂志上,可能会刺激新的可拉伸能量电子系统,植入式生物医学设备以及智能包装系统的发展。 “成功的关键是对垂直排列的CNT阵列或CNT森林进行压皱的创新方法,”MSU包装学院助理教授曹说。 “我们的设计不是在制造过程中严格限制扁平薄膜,而是使三维互连的CNT森林保持良好的导电性,使其更加高效,可靠和坚固。” 大多数人都知道可穿戴技术的基本形式是与智能手机通信的iWatches。在这个例子中,这是需要电池的两项技术。现在想象一下烧伤受害者的智能皮肤补丁,可以监控治疗,同时为自己供电 - 这是Cao的发明可以创造的未来。 在医疗领域,正在开发可伸缩/可穿戴电子设备,其能够产生极端扭曲并且能够符合复杂的不平坦表面。将来,这些创新可以整合到生物组织和器官中,以检测疾病,监测改善,甚至与医生沟通。 然而,令人烦恼的问题是一种可互补的可穿戴电源 - 一种持久耐用的电源。为什么要开发出很酷的新贴片,如果他们不得不使用笨重的电池组来加热并需要充电? (这是极端的,但你明白了。) Cao的发现是第一个使用皱折的常规CNT用于可伸展的能量存储应用,它们像树木一样生长,它们的檐篷缠绕在晶圆上。然而,这片森林只有10-30微米高。转移和揉皱后,CNT森林形成令人印象深刻的可拉伸图案,如毯子。 3D互连的CNT森林具有更大的表面积,并且可以使用纳米颗粒轻松修改或适应其他设计。 “它更加强大;它确实是一项设计突破,”Cao说,他也是机械工程和电气和计算机工程的助理教授。 “即使它沿着每个方向伸展到300%,它仍然可以有效地传导。其他设计会失去效率,通常只能在一个方向上伸展,或者当它们以更低的水平拉伸时完全失灵。” 就其收集和储存能量的能力而言,Cao的皱巴巴的纳米森林胜过大多数已知存在的基于CNT的超级电容器。尽管表现最佳的技术可以承受数千次拉伸/放松循环,但仍有改进的余地。 金属氧化物纳米颗粒可以容易地浸渍到皱折的CNT中,从而本发明的效率进一步提高。 Cao补充说,新发明的方法应该推动自供电可拉伸电子系统的发展。 ——文章发布于2019年5月2日
  • 《高弹性石墨烯电子向电子皮肤》

    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2017-07-31
    • 作为未来生物医学工程的重要平台,将表皮电子学作为广泛探索。通常使用采用复杂的真空微细加工工艺的高成本方法来制造表皮装置,从而限制了其在可穿戴电子设备中的广泛潜力。在这里,提出了一种低成本,基于溶液的方法,其使用用于多功能,高性能,基于石墨烯的表皮生物电极和应变传感器的弹性和多孔聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)薄膜上的导电还原型石墨烯氧化物(RGO)片材。这些器件使用简单的涂层和直接图案制造而不使用任何复杂的微细加工工艺。石墨烯生物电极显示出优异的拉伸性(高达150%的应变),机械耐久性高达5000次拉伸和释放循环,以及低的薄层电阻(1.5kΩ/平方),并且石墨烯应变传感器表现出高灵敏度因子为7至173),检测范围宽(高达40%应变)。证明干生物电极在监测人类电生理信号(即心电图,脑电图和肌电图)以及用于精确检测大规模人体运动的高灵敏度应变传感器方面的全功能应用。相信我们独特的加工能力和基于RGO /多孔PDMS的多功能设备平台将为未来可穿戴电子皮肤的2D材料的低成本加工和集成铺平道路。 ——文章发布于2017年7月27日