센서 소재로 스트레처블 전자 장치가 스트레인 하에서 더 나은 성능을 발휘할 수 있게 함

우리 몸은 건강에 대한 풍부한 정보를 제공할 수 있는 화학 물질, 전기 펄스, 기계적 변화 등의 신호를 보냅니다. 그러나 이러한 신호를 감지할 수 있는 전자 센서는 종종 깨지기 쉬운 무기 물질로 만들어지며 이는 피부 또는 신체 내에서 신호가 늘어나거나 구부러지는 것을 방지합니다. 최근의 발전으로 신축성 센서가 가능해졌지만 모양의 변화가 생성된 데이터에 영향을 줄 수 있으며 많은 센서가 신체의 가장 약한 신호를 수집하고 처리할 수 없습니다.

새로운 센서 디자인은 트랜지스터 간의 변형 분포를 최적화하는 패턴 재료를 통합하여 변형에 의해 덜 손상되는 신축성 있는 전자 장치를 만듭니다. 연구원들은 또한 더 많은 유형의 신축성 전자 장치로 이어질 수 있는 디자인으로 여러 회로 요소를 만들었습니다.

전자 장치를 설계하기 위해 연구원들은 패턴 변형률 분포 개념을 사용했습니다. 트랜지스터를 만들 때 탄성 중합체인 엘라스토머로 만든 기판을 사용했습니다. 그들은 엘라스토머 층의 밀도를 변화시켰습니다. 즉, 일부는 더 부드러움을 유지하고 다른 일부는 여전히 탄력적이지만 더 뻣뻣한 상태를 유지했습니다. 연구원들이 "elastiff"라고 부르는 더 단단한 층이 활성 전자 영역에 사용되었습니다.

그 결과 변형되지 않았을 때와 늘이거나 구부렸을 때 거의 동일한 전기적 성능을 갖는 트랜지스터 어레이가 생성되었습니다. 실제로 최대 100%의 변형률로 늘릴 때 성능 변화가 5% 미만이었습니다. 팀은 또한 이 개념을 사용하여 NOR 게이트, 링 발진기 및 증폭기를 포함한 다른 회로 부품을 설계하고 제작했습니다. NOR 게이트는 디지털 회로에 사용되는 반면 링 발진기는 RFID(무선 주파수 식별) 기술에 사용됩니다. 이 부품을 성공적으로 늘릴 수 있게 함으로써 연구원들은 훨씬 더 복잡한 전자 제품을 만들 수 있었습니다.

그들이 개발한 신축성 증폭기는 약한 전기생리학적 신호를 몇 밀리볼트까지 증폭할 수 있는 최초의 피부와 같은 회로 중 하나입니다. 이는 근육의 신호와 같은 신체의 가장 약한 신호를 감지하는 데 중요합니다. 신호를 피부에서 직접 처리하고 증폭할 수 있습니다.

설계는 ALS에 대한 진단 도구로 평가되고 있습니다. 연구자들은 근육의 신호를 측정함으로써 질병이 신체에 미치는 영향에 대한 지식을 얻는 동시에 질병을 더 잘 진단하기를 희망합니다. 그들은 또한 신체에 이식할 수 있는 전자 장치의 디자인을 테스트하고 모든 종류의 신체 신호에 대한 센서를 만들기를 희망합니다.