Дышащая электронная кожа: прорыв в нанотехнологиях

Ученые разработали инновационную электронную кожу (e-skin) на основе ультратонких наносеточных электродов, способных обеспечить высокую воздухопроницаемость. Это стало возможным благодаря применению передовых технологий полупроводникового производства, в частности, метода непрямой передачи.

Электронная кожа представляет собой тончайшее устройство, которое плотно прилегает к поверхности тела для мониторинга здоровья и сбора биосигналов. Ключевыми требованиями к таким устройствам являются идеальное прилегание к контурам кожи и высокая воздухопроницаемость. Последняя необходима для предотвращения раздражения и воспаления, вызываемых скоплением пота и влаги, особенно при длительном ношении.

Наносеточные подложки, напоминающие по структуре сетку из полимерных нановолокон, считаются перспективными материалами для создания следующего поколения e-skin благодаря своей выдающейся воздухопроницаемости. Однако их применение в производстве электронных устройств было ограничено из-за сложностей с интеграцией в процессы точной микрофабрикации, требующие высоких температур, а также из-за термической нестабильности полимерных материалов и шероховатости поверхности.

Для преодоления этих трудностей исследователи адаптировали технологию переноса, используемую в полупроводниковой промышленности, создав метод непрямой передачи. Это позволило успешно формировать электронные схемы с высоким разрешением на наносеточных подложках.

В отличие от существующих наносеточных электродов, толщина которых для обеспечения стабильной проводимости обычно составляет не менее 100 нм, разработанные ультратонкие электроды демонстрируют высокую электропроводность при толщине всего 20 нм и менее. Кроме того, они показали исключительную долговечность, минимально теряя производительность при экстремальных деформациях, таких как изгибы с радиусом от 0,5 до 2,5 мм, воздействии различных химических веществ (вода, перекись водорода, ацетон), а также при имитации физиологических условий кожи (высокая температура, влажность, колебания pH).

«Высокоточные и в то же время дышащие электроды — это ключевая технология для разработки носимых устройств следующего поколения», — отметил профессор Сеунгвон Ли. «Это достижение является значительным шагом на пути к коммерциализации дышащей электронной кожи».