차세대 센서: 자가조립 가능하고 높은 전도성, 웨어러블 기술 혁신 기대

Seoul펜실베이니아 주립대 연구팀은 부드럽고 신축성이 있으며 자가 조립이 가능한 3D 프린트 소재를 개발했습니다. 이 새로운 소재는 웨어러블 장치, 소프트 로봇, 그리고 피부에 착용 가능한 전자 기기에 유용하게 사용될 수 있습니다. 또한, 추가적인 과정 없이도 전기를 잘 전달하여 기존 방법으로 인한 문제점을 해결했습니다.

새로운 소재는 다음을 결합합니다:

• 액체 금속
• 전도성 고분자 혼합물 (PEDOT:PSS)
• 친수성 폴리우레탄

인쇄 후 가열하면, 재료의 하단 표면에 있는 액체 금속 입자들이 전도성 경로를 형성합니다. 상단 표면의 입자들은 산화되면서 절연층을 만듭니다. 이 구성은 두 가지 장점을 갖습니다. 전도층은 근육 활동이나 신체의 변형을 측정하는 센서에 정보를 전달하는 데 중요합니다. 절연된 상단층은 신호가 새는 것을 방지하여 수집된 데이터의 정확성을 높입니다.

펜실베니아 주립대학교의 조 타오 조교수가 이끄는 연구팀이 연구를 진행했습니다. 조 교수는 부드럽고 늘어날 수 있는 도체를 만드는 것이 지난 10년간의 목표였다고 설명했습니다. 액체 금속 기반 도체는 전기가 잘 통한다는 장점이 있어 유망해 보였지만, 작동하려면 늘이기, 압축하기, 레이저 사용 등 추가적인 과정이 필요했습니다. 이러한 추가 과정은 복잡함을 유발했고, 액체 금속이 새는 등의 문제로 이어졌습니다.

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이러한 재료의 3D 프린팅 능력은 웨어러블 기기를 제작하는 것을 훨씬 용이하게 만들었습니다. 이 기술 발전은 특히 장애인을 위한 보조 기술에서 여러 방면으로 유망합니다. 이 센서의 손쉬운 제작과 높은 신뢰성은 더 나은, 더 효과적인 웨어러블 기기로 이어질 수 있습니다.

본 연구팀은 박사 과정 학생들이며, Salahuddin Ahmed, Marzia Momin, Jiashu Ren, 그리고 Hyunjin Lee가 포함되어 있습니다. 이들의 연구는 국가 타이페이 기술 대학과 펜실베이니아 주립 대학의 협력 씨앗 보조금 프로그램, 공학과 역학 부서, 재료 연구소, 그리고 펜실베이니아 주립 대학의 생명 과학 훅 연구소의 지원으로 이루어졌습니다.

고전도성, 부드럽고 신축성 있는 소재는 웨어러블 기기를 크게 향상시킬 수 있습니다. 이는 향상된 건강 모니터링 시스템, 더 효율적인 소프트 로봇, 그리고 피부에 통합된 전자 기기의 발전으로 이어질 수 있습니다. 이러한 소재를 쉽게 제조하고 안정적인 성능을 제공할 수 있게 되면서, 곧 업계 표준으로 자리잡을 가능성이 높습니다.

펜실베이니아 주립대는 스스로 조립이 가능한 3D 프린팅 소재를 개발했습니다. 이 소재는 매우 전도성이 뛰어나고 늘어날 수 있으며, 자체적으로 조립되어 웨어러블 기술에 탁월한 적합성을 보입니다. 이로 인해 새로운 센서와 디바이스에 적합하며, 의료 및 로봇 공학 분야에서 큰 발전 가능성을 지니고 있습니다.