這些科技柔性材料,為智能穿戴提供無限可能

如果機能服飾(Techwear)與穿戴式電子產(chǎn)品結(jié)合是高科技通勤裝備的發(fā)展方向,那么現(xiàn)在幾乎每周都會出現(xiàn)新型柔性電子產(chǎn)品這一趨勢,就會引人思考,科技與服裝結(jié)合的產(chǎn)品是否很快普及?近日,科學家研發(fā)的兩項新科技,似乎預(yù)示著我們離問題的答案越來越近了。

這些科技柔性材料,為智能穿戴提供無限可能的圖1未來科技產(chǎn)品的下一步發(fā)展趨勢將會是,摒棄當前堅硬的硅制零件,大批量采用材質(zhì)柔軟、可彎曲、可延展的零件。而OLED曲面屏幕,還只是柔性技術(shù)的開端,未來還將出現(xiàn):卷曲的光伏電池、柔性屏幕、智能傳感器、可互動的包裹、感光窗簾等等等等。

柔性電子產(chǎn)品的材料 回顧20世紀70年代,三位科學家Alan MacDiarmid、Alan Heeger和白川英樹以其在導電聚合物上的研究成果,獲得了2000年諾貝爾化學獎。

注:導電聚合物是OLED屏幕原材料之一,其特征是易操縱、可替代礦物質(zhì),而且有了這項技術(shù)便可在低資源消耗、低成本的條件下在設(shè)備中加入更多零件,同時不犧牲新功能。 而從導電聚合物初露鋒芒,到獲諾貝爾獎?wù)J可,再看到現(xiàn)在,可以發(fā)現(xiàn)這些年來電子產(chǎn)品的材料主要還是硅等礦物質(zhì)。不過,科研人員和工程師們已經(jīng)開始通過不斷研究,一步一步為未來的柔性電子產(chǎn)品打基礎(chǔ)了。

接下來,請看一看近期科研人員在柔性可延展電子產(chǎn)品研發(fā)上面取得的兩項新成果。

1, 可延展的智能電子貼 8月13日,美國加利福尼亞大學圣地亞哥分校(UCSD)的一組科研人員在國外科學期刊上公開了一款可用于醫(yī)療的無線智能電子貼,面積和厚度可匹配一美元硬幣,其功能包括監(jiān)測心臟和大腦活動、體溫、呼吸、眼球活動等身體信號,還可以遠程操控機械手臂。

UCSD教授兼論文資深作者Sheng Xu表示:“科研團隊并沒有計劃該如何應(yīng)用這項研究成果,其主要目的是,證明可延展的電子裝置也可以和無延展性電子產(chǎn)品一樣體積小、功能多和性能高。”據(jù)了解,視頻中出現(xiàn)的智能貼是UCSD科研團隊制作的概念成果,雖然其體積小,但是還有空間可以放小型傳感器、一只天線或者加速表,其主要特點是柔韌性強,因此可以依附在有彈性、非平面的皮膚上。

用戶可以將這款無線智能貼貼在身體不同部位上,貼在胸口或者肚子上時,其可以記錄心電圖等信號;貼在額頭上時,相當于一個迷你版腦電傳感器,可記錄大腦信號;當貼在太陽穴上,其可記錄眼球活動;貼在小臂上時,可記錄肌肉活動、遠程操控機器手臂,其還可以監(jiān)控身體活動、表皮溫度和呼吸,甚至還能與10米遠的智能手機或者筆記本相連。據(jù)悉,這款智能貼功率僅35.6mW,相當于7只激光棒加起來的功率。

UCSD科研人員表示,據(jù)六個多月以來的觀測,這款智能貼不僅沒有失去延展性和柔韌性,性能也一直穩(wěn)定。此外,他們希望能與企業(yè)合作,共同優(yōu)化和改善這項技術(shù),并進行臨床試驗。

2,柔性電子層打印技術(shù) 8月13日,英國蘇格蘭格拉斯哥大學BEST(可彎曲電子產(chǎn)品和傳感技術(shù))小組的工程師們,研發(fā)了全新的柔性電子產(chǎn)品制造工藝。

2017年,由Ravinder Dahiya教授帶領(lǐng)的BEST小組曾開發(fā)過一款應(yīng)用于義肢的太陽能電子皮膚。而這一次,Dahiya和他的團隊研發(fā)出了“可將延展性強的半導體納米線以平價‘打印’到柔性曲面上,制作高性能超薄電子層”的解決方案。

據(jù)青亭網(wǎng)了解,格拉斯哥大學BEST小組的研發(fā)流程是:使用自己研發(fā)的打印機,以接觸式打印的方法,將硅半導體納米線和氧化鋅半導體納米線印在柔性基底上。在實驗過程中,他們發(fā)現(xiàn)硅納米線與氧化鋅納米線相比更有優(yōu)勢,因為硅納米線打印后呈直線狀態(tài),不像彎彎曲曲的氧化鋅納米線,可以省去電子移動的多余距離,從而提高裝置的速度。

Dahiya教授表示:“科研團隊利用接觸式打印系統(tǒng),提供了一種復(fù)制性高且可靠的柔性電子產(chǎn)品打印方式,這對于生產(chǎn)各種可彎曲的新型柔性設(shè)備來說是非常重要的突破。”

據(jù)了解,BEST小組已經(jīng)申請到足夠的科研基金,未來將會擴大研發(fā)規(guī)模,為市場需求進行技術(shù)調(diào)整。

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