國內(nèi)高校聯(lián)合開發(fā)出一種集成應變傳感器的新型電子“紋身”

紋身形態(tài)的健康監(jiān)測設備，已經(jīng)不再是一個科幻的概念，而是一個可以實現(xiàn)的事情。這樣的形態(tài)下，適應運動狀態(tài)的數(shù)據(jù)實時監(jiān)測，也變得輕而易舉。

除了輕薄的性能，其無創(chuàng)緊貼的效果也備受關注。近年來，科學家們不斷通過使用不同的材料、設計方法等，來探索設計性能更優(yōu)越的電子紋身。目前，一些“電子紋身”已經(jīng)可以達到可隨意拉伸、彎曲的程度，檢測心電、肌電等人體健康數(shù)據(jù)更是輕輕松松不在話下。

近日，來自南方科技大學、首都醫(yī)科大學和中國科學院大學的聯(lián)合研究團隊，成功開發(fā)出一種集成多層電路的新型電子紋身(multilayered electronic transfer tattoo，METT)，并吸引了可穿戴設備與醫(yī)療健康領域的眾多關注。

更讓人驚嘆的是，這種“電子紋身”兼具高延展性(8倍)、保形性和粘性，可以嵌入手指皺褶和指紋等，精細牢固、反復變形后也不會脫落。據(jù)悉，該電子紋身還可以產(chǎn)生折痕放大效應，將集成應變傳感器的輸出信號放大3倍!傳感器在經(jīng)過1000次拉伸后，也表現(xiàn)出了出色的可重復性!

紋身可以轉移到不同的表面，形成一個牢固的附著，無需溶劑或熱。

電子紋身在皮膚健康和運動感應方面有很大的潛力。這一最新成果帶來的“電子紋身”，同時具有保形性、粘性和多層性。

而且這種“電子紋身”制作簡單，可擴展。一層一層的構造和兩種材料(金屬聚合物導體和彈性體嵌段共聚物)被用來在紋身內(nèi)制造具有理想數(shù)量的層數(shù)的電路模塊。

METT包含三個部分，包括粘合劑層、釋放層和兩者之間的電路模塊。施加壓力時，粘合劑層使METT與皮膚形成緊密的適形附著。電路層保持了一層薄的聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)薄膜，其中嵌入了可拉伸的導體。在由金屬聚合物導體制成的METT內(nèi)的電路模塊包含三層電路層，其中有應變傳感器，第三層電路層上有一個加熱器。MPC為器件提供了優(yōu)良的導電性和延展性，而SBS薄膜則支持導體并在不同的層中對其進行電隔離。

(圖源：Science Advances)

它是一種集成了1個加熱器和15個應變傳感器的三層紋身，可以測量15個手勢的自由度。

他們還開發(fā)了一種兩層的METT，可以實時遠程控制6個自由度的機械手。該團隊通過藍牙將彎曲手指產(chǎn)生的信號放大并傳輸?shù)綑C械手上，從而控制醫(yī)學研究等具體應用中的系統(tǒng)。

這種“電子紋身”被開發(fā)出來，用于溫度調(diào)節(jié)、運動監(jiān)測和機器人遠程控制，并有望在醫(yī)療系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實和可穿戴機器人領域實現(xiàn)廣泛應用。

近期，相關研究論文以“Multilayered electronic transfer tattoo that can enable the crease amplification effect” 為題，在線發(fā)表在科學期刊《科學進展》(Science Advances)上。