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2017/8/9
高透氣性奈米金屬網薄膜 讓穿戴式裝置更加親膚

隨著科技演進,穿戴式(Wearable)電子裝置的應用本質,更促使其從龐大笨重進化到超薄流線。為了配合人類皮膚可自由屈曲、富彈性,且需透氣、排汗的特性,具備高親膚性、可長期使用的奈米金屬網薄膜(Nanomesh Thin-film)便極具發展潛力。

據IEEE Spectrum報導,傳統硬式電子裝置本來就與柔軟的人類皮膚相異,科技公司相繼投入研發能隨皮膚屈曲的可延展式(Stretchable)電子裝置。日本東京大學Takao Someya教授體認到若皮膚無法透氣,便會引起發炎,因此開始研究如何讓電子裝置不會妨礙皮膚透氣的材料。

大多數直接接觸皮膚的可伸展式電子裝置,通常只能配戴一天,也就是淋浴後便會脫落。而Someya教授的目標是希望尋找可透氣、不會妨礙出汗或阻塞氣流、能長時間安全而舒適使用的穿戴式裝置材料。

Someya教授團隊在自然奈米科技(Nature Nanotechnology)期刊發表其最新創舉,成功以奈米纖維及金奈米粒子(Gold Nanoparticle)構成的薄膜為材料,製造高透氣性的皮上電子裝置(On-skin Electronics)。

Someya團隊最早於2013年推出一片像面紙一般薄、超級柔韌的電子裝置;接著在2016年,展示了在彎曲時也能偵測到正確讀數的軟性(Flexible)壓力感測器,以及可吸附在皮膚的OLED顯示器。

而最新的皮上奈米薄膜電子裝置則是內含能正確測量溫度、壓力及肌肉電氣活動的感測器,可直接吸附在人類皮膚長達一週而不會引起皮膚發炎或不適。

Someya教授計劃繼續為奈米薄膜電子裝置增加額外感測器,以偵測如脈搏、血壓及心率。未來這些新功能將讓這類穿戴式電子裝置,可被運用於長期監測病患或運動員的生命跡象,而不致引發任何不適,極具發展潛力。

研究團隊將被廣聚乙烯醇(PVA)纖維,展延成300~500奈米(nm)的薄膜,接著在其上覆蓋一層約70~100奈米的金奈米粒子作為導電,如此便製成一片高透氣性的金奈米金屬網。用水噴灑後會溶解部分PVA,奈米金屬網便黏附在皮膚上,欲移除時僅需水洗即可輕易剝落。

該團隊並與皮膚科醫師合作,讓20位受試者連續配戴以奈米金屬網製成的薄膜電子裝置1週,結果發現並未造成受試者任何皮膚不適或發炎。此外亦將一片奈米金屬網導體貼附在食指上,連續彎曲、伸展1萬次以上,結果耐用度證明經得起考驗。

Someya教授將持續改良材料的耐用性,並希望未來能以較低價的材料取代金元素,能製造便宜的可拋棄式感測器(Disposable Sensor)。


資料來源:物聯網 2017年7月28日
http://www.digitimes.com.tw/iot/article.asp?cat=158&id=0000508267_09F36JZN5RAKRW8LOHURB