Självmonterande och högledande sensorer förbättrar bärbar teknik: En ny banbrytande studie

StockholmForskare vid Penn State har utvecklat ett 3D-printat material som är mjukt, töjbart och självmonterande. Detta nya material är användbart för bärbara enheter, mjuka robotar och elektronik som kan bäras på huden. Det leder elektricitet väl utan att behöva extra steg, vilket löser ett stort problem med äldre metoder.

Det nya materialet förenar:

• Flytande metall
• Ledande polymerblandning (PEDOT:PSS)
• Hydrofilt polyuretan

När materialet skrivs ut och värms upp, bildar de flytande metallpartiklarna på materialets undersida en ledande bana. Partiklarna på ovansidan oxiderar och bildar ett isolerande lager. Denna uppbyggnad har två fördelar. Det ledande lagret är viktigt för att skicka information till sensorer, exempelvis för muskelaktivitet och belastning på kroppen, medan det isolerande topplagret förhindrar signaler från att läcka, vilket säkerställer att de insamlade data blir mer exakta.

Tao Zhou, en biträdande professor vid Penn State, ledde forskningen. Han förklarade att målet har varit att skapa mjuka och töjbara ledare i tio år. Även om ledare baserade på flytande metall visade potential eftersom de leder elektricitet bra, krävdes det extra steg som att sträcka, pressa eller använda laser för att fungera. Dessa ytterligare processer gjorde dem komplicerade och ledde till problem som läckage av flytande metall.

Läs också:

Idag · 20:04

Litet chip styr ljus för biologisk styrning

Möjligheten att 3D-printa dessa material har förenklat tillverkningen av bärbara enheter avsevärt. Denna utveckling är lovande för många användningsområden, särskilt inom hjälpmedelsteknik för personer med funktionsnedsättningar. Den enkla tillverkningen och den höga tillförlitligheten hos dessa sensorer kan leda till bättre och mer effektiva bärbara enheter.

Forskargruppen bestod av doktorandstudenterna Salahuddin Ahmed, Marzia Momin, Jiashu Ren och Hyunjin Lee. Deras forskning finansierades av samarbetet mellan National Taipei University of Technology och Penn State genom Collaborative Seed Grant Program, samt av Institutionen för ingenjörsvetenskap och mekanik, Materialforskningsinstitutet och Huck Institutes of the Life Sciences vid Penn State.

Material med hög ledningsförmåga som också är mjuka och töjbara kan betydligt förbättra bärbar teknologi. Detta kan resultera i bättre system för hälsomonitorering, mer effektiva mjuka robotar och förbättrade elektroniklösningar som integreras i huden. Med enklare metoder för tillverkning och tillförlitlig prestanda kan dessa material snart bli industristandard.

Penn State har utvecklat ett nytt 3D-printat material som kan bygga sig självt och är idealiskt för bärbar teknik. Detta material är mycket ledande, kan sträckas ut och sätter ihop sig självt, vilket gör det perfekt för nya sensorer och apparater. Det har potential för stora förbättringar inom områden som hälsovård och robotik.