Nieuwe sensoren: zelfassemblerend en hooggeleid voor draagbare apparaten van de toekomst

AmsterdamOnderzoekers van Penn State hebben een 3D-geprint materiaal ontwikkeld dat zacht, rekbaar en zelfassemblerend is. Dit nieuwe materiaal is bruikbaar voor draagbare apparaten, zachte robots en elektronica die direct op de huid gedragen kan worden. Het geleidt elektriciteit uitstekend zonder extra stappen nodig te hebben, waarmee een groot probleem van oudere methoden wordt opgelost.

Het nieuwe materiaal bestaat uit een combinatie van:

• Vloeibaar metaal
• Geleidend polymeermengsel (PEDOT:PSS)
• Hydrofiele polyurethaan

Bij het printen en verhitten vormen de vloeibare metaaldeeltjes op de onderkant van het materiaal een geleidende baan. De deeltjes op de bovenkant oxideren en creëren een isolerende laag. Deze opstelling heeft twee voordelen: de geleide laag is cruciaal voor het doorgeven van informatie aan sensoren, zoals bij spieractiviteit en lichaamsbelasting, terwijl de isolerende bovenlaag voorkomt dat signalen weglekken, zodat de verzamelde data nauwkeuriger is.

Tao Zhou, assistent-professor aan de Penn State University, leidde het onderzoek. Hij gaf aan dat het maken van zachte en rekbare geleiders al tien jaar een doel is. Hoewel vloeibaar metaal-gebaseerde geleiders veelbelovend waren omdat ze elektriciteit goed geleiden, vereisten ze extra stappen zoals uitrekken, samendrukken of het gebruik van lasers om te functioneren. Deze aanvullende processen maakten ze complex en veroorzaakten problemen zoals lekkage van vloeibaar metaal.

Lees ook:

Vandaag · 20:04

Nieuw chipapparaat gebruikt licht om cellen te inspecteren

Dankzij de mogelijkheid om deze materialen te 3D-printen, is het veel eenvoudiger geworden om draagbare apparaten te vervaardigen. Deze vooruitgang biedt veelbelovende perspectieven, vooral in assistieve technologie voor mensen met een beperking. De eenvoudige fabricage en hoge betrouwbaarheid van deze sensoren kunnen leiden tot betere en effectievere draagbare apparaten.

Het onderzoeksteam bestond uit promovendi Salahuddin Ahmed, Marzia Momin, Jiashu Ren en Hyunjin Lee. Hun werk werd gefinancierd door het National Taipei University of Technology-Penn State Collaborative Seed Grant Program, de afdeling Engineering Science and Mechanics, het Materials Research Institute en de Huck Institutes of the Life Sciences aan de Pennsylvania State University.

Materialen met hoge geleiding, die tevens zacht en rekbaar zijn, kunnen draagbare apparaten aanzienlijk verbeteren. Dit kan resulteren in betere gezondheidsbewakingssystemen, efficiëntere zachte robots en geavanceerdere huidgeïntegreerde elektronica. Dankzij eenvoudigere productiemethoden en betrouwbare prestaties, zouden deze materialen binnenkort de industriestandaard kunnen worden.

Penn State heeft een nieuw 3D-geprint materiaal ontwikkeld dat zichzelf kan opbouwen en ideaal is voor draagbare technologie. Dit materiaal is zeer geleidend, kan rekken en assembleert zichzelf, wat het perfect maakt voor nieuwe sensoren en apparaten. Het biedt veelbelovende verbeteringen in gebieden zoals gezondheidszorg en robotica.