Первая электронная кожа с сетчатой структурой для длительного ношения без дискомфорта

Исследовательская группа под руководством профессора Ли Сонвон из DGIST впервые в мире разработала электронное сенсорное устройство для кожи (органический полевой транзистор) с наносетчатой структурой. Это устройство, состоящее только из наносетки, способной долгое время измерять и обрабатывать биосигналы, является большим шагом к созданию интегрированных систем для электронной кожи.

Команда разработала ультратонкий и дышащий наносетчатый органический полевой транзистор (OFET), который можно применять в устройствах электронной кожи. В сочетании с различными датчиками наносетчатый OFET позволит напрямую измерять физиологические данные с поверхности кожи и оптимизировать обработку данных.

Электронная кожа — это носимые электронные устройства, собирающие биосигналы (температура, пульс, электромиограмма, давление) и передающие данные. Для точного измерения сигналов в режиме реального времени требуется мягкий датчик, который может прикрепиться к гладкой и постоянно движущейся коже. Большинство таких устройств изготавливали на плоских подложках из пластика или резины.

Однако длительное ношение подложки с плоской структурой и низкой проницаемостью для жидкостей и пара может вызывать нежелательные заболевания (например, атопию, метаболические нарушения). Поэтому электронным устройствам, контактирующим с биологическими тканями, необходима высокая проницаемость для долгосрочного использования. Это привлекло внимание к исследованиям наносетчатых устройств на основе полимерных нановолокон с хорошей проницаемостью.

Команда DGIST разработала ультратонкий наносетчатый OFET, который почти не вызывает дискомфорта и может комбинироваться с различными датчиками. Разработанное устройство сохраняло стабильную работу при складывании или изгибе, практически без потери производительности даже в жестких условиях (1000 деформаций, высокая влажность).

Создание наносетчатых транзисторов было сложным из-за шероховатой поверхности, недостаточной механической прочности, термической и химической стабильности. Команда профессора Ли Сонвона решила эти проблемы одновременно, используя биосовместимое покрытие из материала Parylene C. Кроме того, для более простой обработки вместо синтеза или высокотемпературной обработки был использован традиционный метод вакуумного напыления.

Профессор Ли Сонвон заявил: «Мы впервые успешно разработали наносетчатый органический полевой транзистор и продемонстрировали интегрированный тактильный сенсор с активной матрицей. Разработка транзисторов была необходима для построения сложной схемы, и теперь с наносетчатым устройством электронной кожи возможны долгосрочное измерение и обработка физиологических данных в реальном времени».

Исследование опубликовано в международном журнале Advanced Functional Materials в области нанонауки и нанотехнологий.