Bio-ingenieurs van het Imperial College London hebben een manier gevonden om rekbare en squeezy soft sensing-apparaten te maken door rubber aan elektrische componenten te hechten.

Rekbare en knijpende zachte sensoren die rond lichaamsdelen passen of in de handen worden geperst, kunnen worden gebruikt voor toepassingen zoals sport en revalidatie na een blessure of beroerte. Bijvoorbeeld, zachte elektrische krachtsensoren in de vorm van een knijpbal zouden de revalidatie van patiënten met handletsel of neurologische aandoeningen kunnen monitoren.

Hoewel dergelijke sensoren al lang in ontwikkeling zijn, geen enkele is op de markt gekomen omdat ze niet gemakkelijk kunnen worden geïntegreerd met elektronische componenten, zoals de draden, computerchips en batterijen die nodig zijn om te verzamelen, verwerken en verzenden van de gegevens die de sensor verzamelt.

Nutsvoorzieningen, een team van onderzoekers van Imperial heeft een manier bedacht om de rekbare en knijpkrachtgevoelige zachte materialen aan elektrische componenten te hechten. Ze hebben een binding ontwikkeld die zo sterk is dat het rekbare rubber zelf breekt voordat de binding tussen de twee verschillende materialen dat doet.

Hun resultaten zijn gepubliceerd in ACS toegepaste materialen en interfaces .

Eerste auteur Michael Kasimatis, van de afdeling Bioengineering van Imperial, zei:"We hopen dat we met deze methode goedkope zachte sensoren kunnen maken die betrouwbaar en draagbaar zijn, die kunnen worden gebruikt om de gezondheid van mensen in hun eigen huis te monitoren.

"Dergelijke sensoren kunnen worden gekoppeld aan een mobiel apparaat, zoals een smartphone, zodat de gegevens die ze genereren gemakkelijk kunnen worden verwerkt en opgeslagen in de cloud, wat belangrijk is voor toepassingen in de digitale zorg."

Eerder, wetenschappers hadden geprobeerd de krachtgevoelige, geleidende rubbers met elektrische componenten met behulp van lijmen, die vaak uit elkaar vielen als eraan werd getrokken, of met behulp van metalen klemmen, die het rekbare materiaal zou kunnen scheuren.

De nieuwe methode gebruikt in plaats daarvan kleine stukjes met metaal gecoat silicium, die een chemische binding creëren met het rekbare en knijprubber. De siliconen contacten zijn aan één kant glad, waar ze zich hechten aan het rubber, en aan de andere kant ontpit en verguld met koper, dus draden of andere elektrische componenten kunnen eenvoudig worden bevestigd via conventionele methoden zoals solderen.

Het team demonstreerde hoe hun hechtmethode bestand is tegen de spanningen van rekken en testte het ook uit in een paar prototypesensoren die kunnen worden gebruikt in de gezondheidszorg en revalidatie.

Bijvoorbeeld, ze creëerden een draagbare ademhalingsmonitor, een beenband voor het monitoren van oefeningen en een knijpbal voor het bewaken van handrevalidatie.

Hoofdonderzoeker Dr. Firat Güder, van de afdeling Bioengineering van Imperial, zei:"Na met succes te hebben aangetoond hoe deze nieuwe bindingsbenadering zou kunnen werken en worden toegepast in laboratoriumprototypes, we willen deze technologie nu uit het lab halen en voor iedereen beschikbaar maken."

Het team is momenteel op zoek naar partners en financiers om de technologie te vertalen en vooruit te helpen.

"Monolithische gesoldeerde nanoporeuze Si-Cu-contacten voor rekbare siliconencomposietsensoren" door Kasimatis, Michaël; Nunez-Bajo, Estefanië; Grell, Maximaal; Cotur, Yasin; Barandun, Giandrin; Kim, Ji-Seon; en Guder, Firat, is gepubliceerd in ACS toegepaste materialen en interfaces .