研究人员开发高度可拉伸、可自我修复和可回收的可穿戴电子产品

2022-02-26 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:779 /
内容摘要:
可穿戴电子设备可以与人体集成,用于监测身体活动和健康状况、人机界面以及虚拟/增强现实。一个由中国和美国科学家组成的国际团队开发了一种多功能可穿戴电子设备,该设备可以同时提供完全可回收性、出色的机械拉伸性、自修复性和可重新配置性。该团队的设备可以自我修复,就像真正的皮肤一样。它还可......

可穿戴电子设备可以与人体集成,用于监测身体活动和健康状况、人机界面以及虚拟/增强现实。一个由中国和美国科学家组成的国际团队开发了一种多功能可穿戴电子设备,该设备可以同时提供完全可回收性、出色的机械拉伸性、自修复性和可重新配置性。该团队的设备可以自我修复,就像真正的皮肤一样。它还可靠地执行一系列感官任务,从测量用户的体温到跟踪他们的每日步数。而且它是可重新配置的,这意味着该设备可以被塑造成适合你身体上的任何地方。

Fabrication processes and sensing performance of the multifunctional wearable electronics: (A) schematic illustration of the fabrication processes of the multifunctional wearable electronics; (B) motion tracking performance with the multifunctional device worn on the wrist; (C) indoor and outdoor body temperatures acquired using the wearable electronics mounted on the forehead (top) and comparison of measured indoor body temperatures when the wearable electronics is mounted at different locations (bottom); (D) acoustic data acquired using the wearable electronics mounted on the neck; (E) ECG data acquired using the wearable electronics when the participant is at rest (top), and after exercising for 13 s (middle) and 34 s (bottom). Image credit: Chuanqian Shi, University of Colorado, Boulder.

多功能可穿戴电子设备的制造工艺和传感性能:(A)多功能可穿戴电子设备的制造工艺示意图;(二)戴在手腕上的多功能装置的运动跟踪性能;(C)使用安装在前额(顶部)的可穿戴电子设备获得的室内和室外体温,以及当可穿戴电子设备安装在不同位置(底部)时测量的室内体温的比较;(D)使用安装在颈部的可佩戴电子设备获取的声学数据;(E)在参与者休息时(上图)和运动13秒(中图)和34秒(下图)后,使用可穿戴电子设备采集的心电图数据。影像学分:博尔德科罗拉多大学石传谦。

“如果你想像戴手表一样戴着它,你可以把它戴在手腕上,”资深合著者肖博士说,他是博尔德科罗拉多大学机械工程系的研究员。

“如果你想把这个当项链戴,可以戴在脖子上。”

科罗拉多大学博尔德分校化学系的研究员、资深合著者张巍 博士说:“智能手表在功能上很好,但它们总是乐队里的一大块金属。

“如果我们想要一款真正可穿戴的设备,理想情况下,它应该是一种能够舒适贴合在您身体上的薄膜。”

为了制造他们的设备,科学家们使用丝网印刷来创建一个液态金属线的网络。

然后,他们将这些电路夹在两层薄膜之间,这两层薄膜由一种叫做聚亚胺的高柔性自愈材料制成。

最终的装置比创可贴稍厚,可以加热皮肤。

它还可以在任何方向拉伸60%,而不会破坏内部的电子设备。

肖博士说,“它真的很有弹性,这带来了很多以前没有的可能性。

“如果你切一片电子皮肤,你所要做的就是把破碎的区域捏在一起,”张博士说。

“几分钟之内,将聚亚胺材料结合在一起的键将开始重组。13分钟内,损害将几乎完全无法察觉。”

“我们对电子垃圾的解决方案是从我们如何制造设备开始,而不是从终点开始,或者当它已经被扔掉的时候。我们想要一种易于回收的设备,”肖博士补充道。

该团队的工作发表在《科学进展》杂志上。

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石传谦等2020。刚性、柔软和液体材料的异质集成,用于可自我修复、可回收和可重新配置的可穿戴电子设备。科学进展6(45):eabd 0202;doi: 10.1126/sciadv.abd0202


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