Ускоренное производство растягивающихся носимых датчиков в Калифорнийском университете в Беркли

Инженерный колледж Калифорнийского университета в Беркли, Калифорния

Массив суперконденсаторов, изготовленный с использованием новой технологии изготовления, которая быстрее и дешевле, чем фотолитография. (Изображение:Пэйшэн Хэ/Калифорнийский университет в Беркли)

Инженеры Калифорнийского университета в Беркли разработали новую технологию изготовления носимых датчиков, которая позволяет исследователям-медикам создавать прототипы и тестировать новые конструкции гораздо быстрее и с гораздо меньшими затратами, чем существующие методы.

Новая технология заменяет фотолитографию — многоэтапный процесс, используемый для изготовления компьютерных чипов в чистых помещениях — резаком для винила стоимостью 200 долларов. Новый подход сокращает время изготовления небольших партий датчиков почти на 90 процентов, а затраты почти на 75 процентов, сказал Ренсяо Сюй, который разработал эту методику во время работы над докторской диссертацией. в области машиностроения в Беркли.

Носимые датчики часто используются исследователями для сбора медицинских данных от пациентов в течение длительных периодов времени. Они варьируются от липких повязок на коже до растягивающихся имплантатов на органах и используют сложные датчики для мониторинга здоровья или диагностики заболеваний.

Растягивающаяся «умная сетка», изготовленная в результате двухрежимного процесса резки. Это устройство можно применять для извлечения и измерения пота при помощи кожи. (Изображение:Пэйшэн Хэ/Калифорнийский университет в Беркли)

Эти устройства состоят из плоских проводов, называемых межсоединениями, а также датчиков, источников питания и антенн для передачи данных в приложения для смартфонов или другие приемники. Чтобы поддерживать полную функциональность, они должны растягиваться, сгибаться и скручиваться вместе с кожей и органами, на которых они установлены, не создавая напряжения, которое могло бы поставить под угрозу их схемы.

Чтобы добиться гибкости с низким напряжением, инженеры используют структуру «остров-мост». На островах находится жесткая электроника и компоненты датчиков, такие как коммерческие резисторы, конденсаторы и компоненты, синтезированные в лаборатории, такие как углеродные нанотрубки. Мосты соединяют острова друг с другом. Их спиральная и зигзагообразная форма растягиваются, как пружины, и выдерживают большие деформации.

В прошлом исследователи строили эти системы островных мостов с помощью фотолитографии — многоэтапного процесса, в котором свет используется для создания узоров на полупроводниковых пластинах. Для изготовления носимых датчиков таким способом требуется чистое помещение и сложное оборудование.

Новый метод проще, быстрее и экономичнее, особенно при изготовлении одного или двух десятков образцов, которые обычно необходимы медицинским исследователям для тестирования.

Описание методики опубликовано в ACS Nano. Сюй, который сейчас работает в Apple, и Ливэй Линь, профессор машиностроения и содиректор Центра датчиков и исполнительных механизмов Беркли, были ведущими исследователями.

Для получения дополнительной информации свяжитесь с Сарой Янг по адресу:Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра у вас должен быть включен JavaScript.; 510-643-6803.