《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

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  • 《柔性电子皮肤可“自愈”》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2020-06-18
    • 以色列理工大学的研究人员开发出一种柔性高分子材料,它在遭受“伤害”(即刮擦、割伤或扭伤)时能够“自愈”。将其与传感器相结合,有望获得柔性具有自我修复能力的电子皮肤,未来可用于机器人、假肢和可穿戴设备上。   在霍斯山姆·哈伊克教授的指导下,穆罕默德·卡迪布博士在以色列理工大学沃尔夫逊化学工程学院成功地研发出弹性高分子材料或弹性体后,目前正在研究将先进传感器集成到弹性体的电子皮肤上。研究项目得到比尔和梅琳达·盖茨基金会的部分资助,相关研究成果分别发表在《先进功能材料》和《先进材料》杂志上。   以色列理工大学表示,经过数百万年的进化,哺乳动物的皮肤发展成为传感平台,一方面对环境刺激具有高度敏感性,另一方面对温度、盐度、拉伸和折叠等外界作用具有极大的抵抗力。目前,人们在大力研发类似动物皮肤特性的人造电子材料和设备,相信它们在柔性机器人和人机界面等领域拥有巨大应用潜力。   以色列理工大学表示,受人体皮肤生物修复过程的启发,卡迪布决定研发与人体皮肤类似的自我修复系统,即自我修复电子皮肤。他首先研发出弹性体,其被拉伸至原长度的11倍也不会断裂。此外,弹性体具有的独特特性包括在自来水、海水或不同酸性溶液中能够自愈。这让它有望通过改造用来制作防水的柔性动态电子设备,该设备在水中遭到机械损伤时能够自我修复并防止漏电。   随后,卡迪布开始利用弹性体开发电子皮肤,将选择性感应、防水、自我监控和自我修复等多种功能融入电子皮肤。利用电子皮肤组成的传感系统能够监控环境变量,例如压力、温度和酸度。同时,该系统包含能监视系统电子部件损坏的类神经元组件,以及让受损部位加速自我修复过程的其他组件。
  • 《可定制石墨烯电子纹身来了》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-08-02
    • 从清华大学微纳电子系任天令教授团队获悉,该团队近日全球首次实现了可定制的石墨烯电子纹身,这种电子皮肤具有极高的灵敏度,可直接贴附于皮肤或其他衬底上,用于探测人的呼吸、心率、发声等,未来有望在运动、生物医疗等领域“大展拳脚”。 制作电子皮肤要求器件拥有良好的柔韧性、高灵敏度、贴合度和舒适度。石墨烯天生拥有出色的导电性和柔韧性,是制造电子皮肤的理想材料。任天令对记者解释说:“但将石墨烯更美观、稳定、可靠地贴合在皮肤表面,从而采集各种生理信号仍然是一个需要解决的关键问题。”为此,他们基于激光还原石墨烯,将石墨烯与纹身结合,让其模仿电子皮肤的功能,通过电阻变化对皮肤表面的微小形变等进行监测。 据悉,在图形化的过程中,该团队在国际上首创了湿法剥离氧化石墨烯的新工艺,去除石墨烯氧化物,只留石墨烯,使器件更美观,灵敏度更高,能耐受更高温度。而且,该项技术衬底超薄,没有穿戴不适感。此外,由于激光直写可编程的优势,石墨烯的图案可进行个性化设计,对于该产品未来的商业化也大有裨益。 任天令说,除了测量皮肤表面的拉伸与压缩,这种纹身还可转移到多种衬底(如树叶、丝绸等)上,未来如果普及可让人们随时随地了解自己的身体状况。此外,新研究使用的激光直写多层石墨烯具有性能、成本优势,非常有利于该电子皮肤的商业化生产。 该研究得到了国家自然基金重点项目和科技部项目的支持,发表于《美国化学学会纳米》杂志。