Невидимые эко-сенсоры на коже: вдохновлены паутиной

Прямая печать невидимых сенсоров на биологические поверхности

Исследователи Кембриджа разработали метод адаптивных эко-дружественных сенсоров, которые невидимо печатаются непосредственно на широкий спектр биологических поверхностей — от пальца до лепестка цветка. Вдохновение: паутина, конформирующаяся и прилипающая к разным поверхностям. «Паучья нить» включает биоэлектронику, добавляя сенсорные способности в «паутину».

Технология орбитального спиннинга

Волокна — в 50+ раз тоньше человеческого волоса. Напечатаны на пушистом семени одуванчика без разрушения структуры. На коже конформируются, раскрывают потоотделительные поры — носитель не чувствует их присутствия. Тесты на пальце показывают потенциал для непрерывного мониторинга здоровья.

Процесс: водный раствор (проводящие частицы, гиалуроновая кислота, полимерный связатель) → шприц → капелька на конце → вращающаяся рука растягивает капельку в сенсорное волокно. Орбитальный спиннинг позволяет волокнам морфить под живые поверхности, вплоть до микроструктур (папиллярные узоры).

Материалы и преимущества

Биоэлектронная «паутина» из PEDOT:PSS (биосовместимый проводящий полимер), гиалуроновой кислоты, полиэтиленоксида. Водный раствор, комнатная температура → контроль «спиннируемости».

Преимущества над существующими методами:

• Флекс-электроника на пленках: не пропускает газ/влагу — эффект пищевой пленки
• Газопроницаемые искусственные кожи: все равно мешают ощущениям, энергозатратное производство
• 3D-печать: менее отходная, но толстые устройства мешают поведению
• Спиннинг волокон: невидимы, но низкая чувствительность/сложность, сложный перенос

Новый метод: высокопроизводительная биоэлектроника, настраиваемая под разные биосурфейсы, прямая печать, невидимость, высокое качество сенсорики.

Применение

• Непрерывный мониторинг здоровья
• Изучение кожных ощущений
• VR/AR: усиление ощущения реальности в играх
• Электронные текстили
• Экологический мониторинг (на растениях)

Следующие шаги

Определение сценариев применения: какие части системы делать невидимыми волокнами, а какие — существующими микрофабрикаты/э-текстилями.

Публикация в Nature Electronics. Профессор Ян Ян Шэри Хуан, Кембридж.