采用新设计可拉伸的电子产品在应变下表现更好

我们的身体发出大量信号，包括化学物质，电脉冲，机械位移，这些信号可以提供有关我们健康的大量信息。但是，可以检测这些信号的电子传感器通常是由易碎的无机材料制成，可以防止它们在我们的皮肤上或在体内弯曲或弯曲。

最近的技术进步使可伸展的传感器成为可能，但是它们的形状变化会影响所产生的数据，许多传感器无法收集和处理人体最微弱的信号。

芝加哥大学普利兹克分子工程学院(PME)的新传感器设计有助于解决该问题。通过结合优化晶体管之间应变分布的图案化材料，研究人员创造了可伸缩的电子设备，该电子设备不受变形的影响较小。他们还在设计中创建了几个电路元件，这可能会导致更多类型的可拉伸电子设备。

研究结果发表在《自然电子》杂志上。助理 泗洪王教授，谁领导的研究中，已经在测试他的设计作为一个诊断工具为肌萎缩侧索硬化症，使肌肉失去控制的神经系统疾病。

他说：“我们希望开发可以与人体整合的新型电子产品。” “这种新设计使电子产品可以在不损害数据的情况下进行扩展，最终可以帮助我们采用一种非临床方法来监测我们的健康状况。”

设计刚度模式

在设计电子设备时，研究人员使用了图案化的应变分布概念。在制作晶体管时，他们使用了由弹性体(一种弹性聚合物)制成的基板。它们改变了弹性体层的密度，这意味着一些弹性体保持较软，而另一些弹性体保持刚性。较硬的层(被研究人员称为“弹性体”)被用于有源电子区域。

设计的特写视图，允许电子设备伸展而不会破坏数据。图片提供：Wang Group提供

结果是晶体管阵列在拉伸和弯曲时与未变形时具有几乎相同的电性能。实际上，当拉伸高达100%时，它们的性能差异不到5%。

他们还使用该概念设计和制造其他电路部件，包括或非门，环形振荡器和放大器。NOR门用于数字电路，而环形振荡器用于射频识别(RFID)技术。通过使这些零件成功拉伸，研究人员可以制造出更加复杂的电子产品。

他们开发的可伸缩放大器是第一个能够放大至几毫伏的微弱电生理信号的类似皮肤的电路。这对于感知人体最弱的信号(例如来自肌肉的信号)非常重要。

王说：“现在，我们不仅可以收集信号，还可以在皮肤上处理和放大信号。” 当我们能够连续感应信号时，这对于电生理感应的未来是非常重要的一步。”

潜在的新诊断工具

Wang已经与一位医生合作，以测试其设计作为ALS的诊断工具。通过测量来自肌肉的信号，研究人员希望能够更好地诊断该疾病，同时了解该疾病如何影响身体。

他们还希望在可以植入体内的电子产品中测试其设计，并为各种身体信号创建传感器。

Wang说：“通过先进的设计，现在可以完成许多以前不可能完成的事情。” “我们不仅希望帮助有需要的人，而且希望将健康监测带出诊所，以便患者可以在日常生活中监测自己的信号。”

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