20 มกราคม 2024
(นาโนเวิร์กสปอตไลท์) อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ติดตั้งอย่างประณีตบนผิวหนังของมนุษย์ได้ดึงดูดจินตนาการทางวิทยาศาสตร์มายาวนาน ยั่วเย้าผู้เชี่ยวชาญโดยสัญญาว่าจะหลอมรวมมนุษย์และเครื่องจักรได้อย่างราบรื่น วงจรการกอดผิวหนังดังกล่าวสามารถปลดล็อกเซ็นเซอร์ทางการแพทย์ที่มีความรุนแรงอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนหรือแขนขาไบโอนิคที่เชื่อมต่อกับระบบประสาท แม้จะมีการวิจัยอย่างขยันขันแข็งมาหลายทศวรรษ แต่วัสดุที่ไม่เพียงพอได้ขัดขวางความก้าวหน้าในการบรรลุเป้าหมายที่มีวิสัยทัศน์นี้
ขณะนี้ทีมนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุของจีนรายงานถึงความก้าวหน้าในการผลิตฟิล์มบางทิชชู่ที่เหมาะสำหรับการติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความยืดหยุ่น เผยแพร่ใน วัสดุขั้นสูง (“อะรามิดนาโนไดอิเล็กทริกสำหรับสกินอิเล็กทรอนิกส์ที่โปร่งใสเป็นพิเศษ”) นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Nankai ได้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับชั้นโพลีเมอร์ "อะรามิดนาโนไดอิเล็กทริก" ที่ออกแบบโดยเฉพาะ ซึ่งเรียกว่า ANDs ซึ่งผสมผสานความหนาระดับนาโนและความยืดหยุ่นเหมือนปีกอย่างมีเอกลักษณ์ เข้ากับความยืดหยุ่นที่แข็งแกร่งต่อความเครียดจากความร้อนและสารเคมี ที่จะทำลายฟิล์มที่เปราะบางมากขึ้น
ด้วยความหนาเพียง 100 นาโนเมตร ซึ่งบางกว่าเส้นผมมนุษย์หลายพันเท่า ฟิล์ม AND ผสมผสานความแข็งแรงสูงเข้ากับการยึดเกาะกับผิวหนังได้ง่าย ทั้งยังโปร่งใส ระบายอากาศได้ และทนทานต่ออุณหภูมิที่เกิน 300 °C
การสาธิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ปรับรูปแบบได้เป็นพิเศษโดยใช้ AND ก) โครงสร้างลำดับชั้นของเส้นใยอะรามิด b) ภาพประกอบแผนผังของการประดิษฐ์และกระบวนการแยกส่วนในตัวของอุปกรณ์ c) รูปถ่ายของอุปกรณ์บน AND ที่สร้างขึ้นบนเวเฟอร์ซิลิคอนขนาด 3 นิ้ว d) ภาพถ่ายแสดงกระบวนการแยกส่วนด้วยตนเองของ AND e,f) ภาพถ่ายของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีโครงสร้างพิเศษโดยใช้ ANDs ที่ถ่ายโอนไปยัง e) ผิวหนังมนุษย์ และ f) ใบไม้ (พิมพ์ซ้ำโดยได้รับอนุญาตจาก Wiley-VCH Verlag)
“สำหรับการใช้งานที่เกิดขึ้นใหม่ เช่น ไบโออิเล็กทรอนิกส์ การสัมผัสที่สอดคล้องกับพื้นผิวในท้องถิ่นช่วยให้ได้รับสัญญาณที่แม่นยำและสะดวก” ดร. Jian Zhu ผู้เขียนอาวุโส นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุจากมหาวิทยาลัย Nankai อธิบาย “ฟิล์ม AND ของเราช่วยให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีลักษณะคล้ายผิวหนังสามารถปรับตัวให้เข้ากับพื้นผิวโทโพโลยีที่ซับซ้อนของผิวหนังมนุษย์ได้อย่างใกล้ชิด”
วิสัยทัศน์ด้านอิเล็กทรอนิกส์ที่หลอมรวมเข้ากับสรีรวิทยาของมนุษย์ได้อย่างลงตัวได้กระตุ้นให้เกิดการวิจัยที่กระตือรือร้นมานานหลายทศวรรษ ยังขนานนามว่า 'อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของผิวหนังชั้นนอก' แนวคิดดังกล่าวเริ่มเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางในปี 2011 เมื่อวิศวกรชีวการแพทย์ จอห์น โรเจอร์ส แห่งมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ เปิดตัวอุปกรณ์ "รอยสักชั่วคราวบนผิวหนังชั้นนอก" ที่ติดบนผิวหนังโดยตรง ตรวจจับการเคลื่อนไหวและอัตราการเต้นของหัวใจ แต่การออกแบบในช่วงแรกๆ ดังกล่าวต้องเผชิญกับข้อจำกัด เช่น อาจเกิดการระคายเคืองผิวหนังในระหว่างการใช้งานในระยะยาว
ความท้าทายที่สำคัญคือการออกแบบวัสดุที่บางและทนทานเพียงพอ ซึ่งสามารถรองรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ในขณะที่โค้งงอบนผิวหนังจนแทบมองไม่เห็น อีลาสโตเมอร์ให้ความยืดหยุ่นแต่ระบายอากาศได้น้อย ฟิล์มโพลีเมอร์ เช่น พาริลีน มีคุณสมบัติเป็นฉนวนได้ดี แต่ถือว่ายุ่งยากในการจัดการในระดับนาโน ตัวเลือกอื่นๆ เช่น โพลิอิไมด์จำเป็นต้องมีการประมวลผลทางเคมีที่ซับซ้อนโดยใช้ชั้นบูชายัญที่ไม่เสถียร
นักวิจัยของ Nankai ได้ดำเนินการตามแนวทางที่แหวกแนว โดยได้นาโนไดอิเล็กทริกจากอะรามิดโพลีเมอร์ ซึ่งเป็นวัสดุที่แข็งแกร่งแบบเดียวกับที่ใช้ในเสื้อเกราะกันกระสุนเคฟลาร์ พวกเขาเรียกภาพยนตร์ว่า AND
“อะรามิดนาโนไดอิเล็กตริกของเราถือเป็นอิเล็กทริกสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีลักษณะคล้ายผิวหนังในอนาคต” Zhu กล่าว
ทีมงานจะขัดอะรามิดให้เป็นเส้นใยนาโนที่มีความกว้างเพียง 10 นาโนเมตร แล้วหมุนเพื่อเคลือบให้เป็นแผ่นฟิล์มที่มีความหนาตามที่ต้องการ พันธะระหว่างโมเลกุลที่แข็งแกร่งอย่างน่าทึ่งภายในสายโซ่โพลีเมอร์ช่วยเพิ่มการยึดเกาะและทนความร้อน ขณะเดียวกันก็รักษาชั้นเวเฟอร์ที่บางไว้ AND ยังสามารถมีความโปร่งใสและซึมผ่านไอน้ำได้ ทำให้เป็นซับสเตรตที่เหมาะสำหรับแผ่นตรวจวัดทางชีวภาพทางผิวหนัง
“AND มีกลไกที่แข็งแกร่ง แต่ยังเป็นไปตามข้อกำหนด เรียบเนียนและโปร่งใส” Zhu กล่าว “พวกมันยังมีความเฉื่อยทางเคมี มีความเสถียรทางความร้อนสูงถึง 300 –C และสามารถแยกออกได้เองจากการประมวลผลซับสเตรตโดยไม่ต้องกัดตัวทำละลาย”
เพื่อแสดงให้เห็นถึงความมีชีวิตในโลกแห่งความเป็นจริง นักวิจัยได้สร้างอุปกรณ์สองเครื่องที่แตกต่างกันมากโดยใช้ AND ฟิล์ม หนึ่งคืออิเล็กโทรดภูมิคุ้มกันเหงื่อสำหรับการตรวจสอบสัญญาณอิเล็กโทรสรีรวิทยา เช่น การตรวจคลื่นไฟฟ้ากล้ามเนื้อและการตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจอย่างแม่นยำ อีกอันมีความยืดหยุ่น ไมโครโปรเซสเซอร์ทรานซิสเตอร์สนามผล บางพอที่จะพันรอบเส้นผมของมนุษย์โดยไม่สูญเสียประสิทธิภาพ
อิเล็กโทรดลวดนาโนสีเงินที่ติดผิวหนังพร้อมฟิล์ม AND สามารถบันทึกการทำงานของกล้ามเนื้อและการเต้นของหัวใจได้สำเร็จ แม้ว่าผู้ทดสอบจะเหงื่อออกมากหรืออาบน้ำอยู่ก็ตาม อิเล็กโทรดเจลแบบทั่วไปล้มเหลวภายใต้สภาวะเช่นเหงื่อทำให้ค่าการนำไฟฟ้าลดลง นักวิจัยถือว่าประสิทธิภาพที่เหนือกว่าและความสามารถในการระบายอากาศที่ป้องกันการสะสมของเหงื่อใต้เครื่องตรวจจับ การวัดเชิงปริมาณแสดงให้เห็นว่าฟิล์ม AND ขนาด 100 นาโนเมตรมีอัตราการส่งผ่านไอน้ำเกิน 90% ของการสัมผัสในที่โล่ง
ในขณะเดียวกัน ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามที่โอบกอดเส้นผม โดยมีฟิล์ม AND ทำหน้าที่เป็นไดอิเล็กทริกของเกตและซับสเตรตพร้อมกัน แสดงคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ยอดเยี่ยม เช่น การทำงานด้วยแรงดันไฟฟ้าต่ำเหลือเพียง 4V ความคล่องตัวสูง 40 ซม.2/Vs และอัตราส่วนเปิด/ปิดเกิน 100,000 และทนทานต่อการดัดงอจนสุดขีดจนถึงเส้นรอบวงที่เล็กกว่าเส้นผมมนุษย์ โดยไม่เกิดความเสียหายหรือประสิทธิภาพลดลงอย่างเห็นได้ชัด
“ทรานซิสเตอร์ที่มีความยืดหยุ่นสูงสามารถทำงานได้อย่างถูกต้องเมื่อพันรอบเส้นผมของมนุษย์โดยไม่ทำให้ประสิทธิภาพลดลง” Zhu กล่าว
Zhu ยืนยันว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผิวหนังที่มีอยู่ส่วนใหญ่อาศัยเทคนิคการผลิตนาโนแฟบริคที่ไม่เป็นมาตรฐาน เช่นเดียวกับการผลิตขนาดใหญ่ ซึ่งจำเป็นสำหรับการนำไปใช้ทางการแพทย์กระแสหลัก แต่ความเข้ากันได้ของฟิล์ม AND กับขั้นตอนการทำงานการพิมพ์หินแบบเดิมๆ สามารถเอาชนะอุปสรรคนี้ได้
“วิธีการขนาดเวเฟอร์ของเราช่วยให้สามารถผลิตได้จำนวนมากและบูรณาการเข้ากับวิธีการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่” เขาอธิบาย
แม้ว่าจะต้องทำงานกันมากขึ้นก่อนที่ผู้ป่วยจะได้รับประโยชน์จากความก้าวหน้าที่สัญญาไว้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความยืดหยุ่น แต่ Zhu ก็มองโลกในแง่ดี
“เราคาดการณ์ว่าอะรามิดนาโนไดอิเล็กทริกจะเปลี่ยนอุปกรณ์ทางการแพทย์และไบโอนิคขนาดเล็กรุ่นต่อไป” เขากล่าว “การนำเทคโนโลยีนี้จากขอบเขตนิยายวิทยาศาสตร์มาสู่ความเป็นจริงทางคลินิกอาจส่งผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อสุขภาพของมนุษย์
– Michael เป็นผู้เขียนหนังสือสามเล่มโดย Royal Society of Chemistry:
นาโนสังคม: ผลักดันขอบเขตของเทคโนโลยี,
นาโนเทคโนโลยี: อนาคตยังเล็กและ
วิศวกรรมนาโน: ทักษะและเครื่องมือที่ทำให้มองไม่เห็นเทคโนโลยี
สงวนลิขสิทธิ์©
นาโนเวอร์ค แอลแอลซี
มาเป็นนักเขียนรับเชิญ Spotlight! เข้าร่วมกลุ่ม .ขนาดใหญ่และกำลังเติบโตของเรา ผู้ร่วมสมทบ. คุณเพิ่งตีพิมพ์บทความทางวิทยาศาสตร์หรือมีการพัฒนาที่น่าตื่นเต้นอื่น ๆ เพื่อแบ่งปันกับชุมชนนาโนเทคโนโลยีหรือไม่? นี่คือวิธีการเผยแพร่บน nanowerk.com.
- เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai เพิ่มพลังให้กับตัวเอง เข้าถึงได้ที่นี่.
- เพลโตไอสตรีม. Web3 อัจฉริยะ ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
- เพลโตESG. คาร์บอน, คลีนเทค, พลังงาน, สิ่งแวดล้อม แสงอาทิตย์, การจัดการของเสีย. เข้าถึงได้ที่นี่.
- เพลโตสุขภาพ เทคโนโลยีชีวภาพและข่าวกรองการทดลองทางคลินิก เข้าถึงได้ที่นี่.
- ที่มา: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64467.php
- :มี
- :เป็น
- $ ขึ้น
- 000
- 10
- 100
- 11
- 20
- 2011
- 300
- 31
- 32
- 40
- 7
- 8
- a
- การครอบครอง
- อยากทำกิจกรรม
- ปรับ
- อย่างเพียงพอ
- การยึดมั่น
- การนำมาใช้
- ความก้าวหน้า
- AIR
- ช่วยให้
- ด้วย
- an
- และ
- ใด
- เห็นได้ชัด
- การใช้งาน
- เข้าใกล้
- คะนอง
- เป็น
- รอบ
- AS
- At
- ผู้เขียน
- ความตระหนัก
- b
- ตาม
- BE
- รับ
- ก่อน
- ประโยชน์
- คนเลี้ยงแกะ
- bespoke
- ชีวการแพทย์
- ว่างเปล่า
- ร้านหนังสือเกาหลี
- เขตแดน
- ความก้าวหน้า
- สร้าง
- กระสุน
- แต่
- by
- CAN
- ศูนย์
- ห่วงโซ่
- ท้าทาย
- สารเคมี
- เคมี
- ชาวจีน
- คลินิก
- รวมกัน
- ความสะดวกสบาย
- ชุมชน
- ซับซ้อน
- ไม่ขัดขืน
- ส่วนประกอบ
- แนวคิด
- เงื่อนไข
- การนำ
- ติดต่อเรา
- ตามธรรมเนียม
- ได้
- ปม
- ยุ่งยาก
- ความเสียหาย
- วันที่
- ทศวรรษที่ผ่านมา
- ลดลง
- สาธิต
- การออกแบบ
- แม้จะมี
- รายละเอียด
- การพัฒนา
- อุปกรณ์
- ต่าง
- โดยตรง
- ลง
- dr
- ขนานนามว่า
- ในระหว่าง
- e
- ก่อน
- ง่าย
- ผล
- อิเล็กทรอนิกส์
- อิเล็กทรอนิกส์
- กากกะรุน
- ทำให้สามารถ
- ช่วยให้
- วิศวกร
- ช่วย
- พอ
- จำเป็น
- แม้
- Excel
- ยอดเยี่ยม
- น่าตื่นเต้น
- ที่มีอยู่
- อธิบาย
- การเปิดรับ
- สุดโต่ง
- การประดิษฐ์
- ต้องเผชิญกับ
- ล้มเหลว
- เส้นใย
- นิยาย
- สนาม
- ภาพยนตร์
- ความยืดหยุ่น
- มีความยืดหยุ่น
- สำหรับ
- ล่วงรู้
- ราคาเริ่มต้นที่
- เชื้อเพลิง
- ฟังก์ชัน
- หลอมรวม
- การผสม
- อนาคต
- ประตู
- รุ่น
- GIF
- เป้าหมาย
- ยิ่งใหญ่
- บัญชีกลุ่ม
- การเจริญเติบโต
- แขก
- ผม
- จัดการ
- มี
- he
- สุขภาพ
- หัวใจสำคัญ
- ลำดับชั้น
- จุดสูง
- ถือ
- สรุป ความน่าเชื่อถือของ Olymp Trade?
- ทำอย่างไร
- HTTPS
- เป็นมนุษย์
- ในอุดมคติ
- อิลลินอยส์
- ภาพ
- จินตนาการ
- ส่งผลกระทบ
- in
- บูรณาการ
- อย่างใกล้ชิด
- เข้าไป
- ซับซ้อน
- จอห์น
- ร่วม
- jpg
- เพียงแค่
- การเก็บรักษา
- ใหญ่
- ขนาดใหญ่
- ชั้น
- กดไลก์
- ข้อ จำกัด
- ในประเทศ
- โลโก้
- นาน
- ระยะยาว
- ปิด
- เครื่อง
- หลัก
- การทำ
- มนุษย์
- การผลิต
- มวล
- วัสดุ
- วัสดุ
- ในขณะเดียวกัน
- วัด
- ทางการแพทย์
- อุปกรณ์ทางการแพทย์
- วิธีการ
- ไมเคิล
- กลาง
- ต่ำสุด
- ทันสมัย
- การตรวจสอบ
- ข้อมูลเพิ่มเติม
- มากที่สุด
- การเคลื่อนไหว
- กล้ามเนื้อ
- ชื่อ
- นาโนเทคโนโลยี
- ใหม่
- ถัดไป
- หมายเหตุ / รายละเอียดเพิ่มเติม
- ตอนนี้
- อุปสรรค
- of
- on
- ONE
- เปิด
- การดำเนินการ
- แง่ดี
- Options
- or
- อื่นๆ
- ของเรา
- กระดาษ
- แพทช์
- ผู้ป่วย
- การปฏิบัติ
- การอนุญาต
- ภาพ
- PHP
- เพลโต
- เพลโตดาต้าอินเทลลิเจนซ์
- เพลโตดาต้า
- พอลิเมอ
- ยอดนิยม
- ที่มีศักยภาพ
- ความแม่นยำ
- การป้องกัน
- กระบวนการ
- การประมวลผล
- การผลิต
- อย่างสุดซึ้ง
- ความคืบหน้า
- คำมั่นสัญญา
- สัญญา
- สัญญา
- แวว
- อย่างถูกต้อง
- คุณสมบัติ
- ขาเทียม
- พิสูจน์
- ให้
- ประกาศ
- การตีพิมพ์
- สำนักพิมพ์
- การประกาศ
- ใจเร่งเร้า
- เชิงปริมาณ
- คะแนน
- โลกแห่งความจริง
- ความจริง
- ดินแดน
- บันทึก
- วางใจ
- ซากศพ
- รายงาน
- ต้องการ
- การวิจัย
- นักวิจัย
- ความต้านทาน
- โรเจอร์ส
- ราช
- ทำลาย
- เดียวกัน
- พูดว่า
- วิทยาศาสตร์
- นิยายวิทยาศาสตร์
- วิทยาศาสตร์
- นักวิทยาศาสตร์
- นักวิทยาศาสตร์
- ไร้รอยต่อ
- ได้อย่างลงตัว
- ระดับอาวุโส
- เซ็นเซอร์
- การให้บริการ
- Share
- แสดงให้เห็นว่า
- การแสดง
- สัญญาณ
- สัญญาณ
- ซิลิคอน
- เงิน
- พร้อมกัน
- ทักษะ
- ผิว
- มีขนาดเล็กกว่า
- เรียบ
- สังคม
- ผู้เชี่ยวชาญ
- สปิน
- ไฟฉายสว่างจ้า
- มั่นคง
- ติด
- ความแข็งแรง
- การนัดหยุดงาน
- แข็งแรง
- โครงสร้าง
- ประสบความสำเร็จ
- อย่างเช่น
- เหนือกว่า
- สนับสนุน
- พื้นผิว
- เหงื่อ
- ระบบ
- ปรับปรุง
- ยั่วเย้า
- ทีม
- เทคนิค
- เทคโนโลยี
- ชั่วคราว
- ระยะ
- ทดสอบ
- กว่า
- ที่
- พื้นที่
- ก้าวสู่อนาคต
- ของพวกเขา
- พวกเขา
- ร้อน
- พวกเขา
- นี้
- แต่?
- พัน
- สาม
- ครั้ง
- ไปยัง
- TONE
- เกินไป
- เครื่องมือ
- ไปทาง
- ผิวหนัง
- โอน
- โอน
- การเปลี่ยนแปลง
- โปร่งใส
- สอง
- แหกคอก
- ภายใต้
- ที่ไม่ซ้ำกัน
- มหาวิทยาลัย
- ปลดล็อก
- เป็นประวัติการณ์
- เปิดตัว
- การปรับปรุง
- URL
- ใช้
- มือสอง
- การใช้
- มาก
- การทำงานได้
- วิสัยทัศน์
- จินตนาการ
- น้ำดื่ม
- เมื่อ
- ที่
- ในขณะที่
- กว้าง
- กับ
- ภายใน
- ไม่มี
- งาน
- ขั้นตอนการทำงาน
- จะ
- ห่อ
- ตะลึง
- ยัง
- เธอ
- ของคุณ
- ลมทะเล