高導電性の自己組織化センサーが次世代ウェアラブル技術を革新

Tokyoペンシルベニア州立大学の科学者たちは、ウェアラブル技術やソフトロボット、医療機器に利用できる新素材を開発しました。この素材は柔軟で伸縮性があり、自ら構築することができます。また、人体の組織や臓器に似せて作られています。

特徴:

• 高い導電性
• 柔軟で伸縮性あり
• 二次的な処理なしで自己組織化が可能
• 3Dプリント対応

新しい素材は、液体金属、PEDOT:PSSという導電性ポリマー、そして親水性のポリウレタンから作られています。印刷して加熱すると、下層の液体金属粒子が電気を通す経路を作ります。一方、上層の粒子は信号の漏れを防ぐための絶縁層になります。

ペンシルベニア州立大学の工学科学専攻の助教授であるタオ・ジョウは、以前の方法の問題点を指摘しました。従来の<強調>液体金属を基にした導体</強調>を用いるアプローチでは、引き伸ばしやレーザーによる活性化などの追加の操作が必要でした。これらの追加操作は、しばしばデバイスの故障を引き起こし、プロセスを複雑にしていました。

ペンシルベニア州立大学のチームによって開発された新しい方法は、不要な手順を取り除く。材料自体の導電性はもともと高く、この改良によりウェアラブルデバイスがより信頼性が高く、製造が容易になります。

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「私たちの方法は、導電性を得るための追加のステップを必要としません」と周は述べました。「この素材は自然に導電性のある下層と絶縁された上層を形成します。」

導電層は正確にデータを集めるために重要です。この層は筋肉の動きを記録したり、体のひずみを測定したりするために役立ちます。一方、絶縁層は信号の漏れを防ぎ、データの正確性を確保しています。

研究の成果は、Advanced Materials ジャーナルに発表されました。この研究には、博士課程の学生であるサラフディン・アハメド、マルツィア・モミン、ジアシュ・レン、ヒョンジン・リーも参加しました。また、この研究は国立台北科技大学とペンシルベニア州立大学の協力によるシード資金提供プログラムの支援を受けました。

周氏は、この素材が3Dプリントできることを強調しました。これにより、さまざまな用途に応じたカスタムデバイスの製作が容易になります。チームは主に障害者支援のための技術に取り組んでいます。

新しい素材は、古い方法で見つかった多くの問題を解決します。電気を良く導き、追加の手順なしで安定して動作します。この発見は、ウェアラブル技術や医療機器を進化させる可能性があります。ペンシルベニア州立大学のチームは、他にどんな可能性があるか引き続き検討しています。