Technische onderzoekers hebben ultradunne, rekbaar elektronisch materiaal dat gasdoorlatend is, waardoor het materiaal kan "ademen". Het materiaal is speciaal ontworpen voor gebruik in biomedische of draagbare technologieën, omdat de gasdoorlaatbaarheid ervoor zorgt dat zweet en vluchtige organische stoffen van de huid kunnen verdampen, waardoor het comfortabeler is voor gebruikers, vooral voor langdurig gebruik.

"De gasdoorlaatbaarheid is de grote vooruitgang ten opzichte van eerdere rekbare elektronica, " zegt Yong Zhu, co-corresponderende auteur van een paper over het werk en een professor in mechanische en ruimtevaarttechniek aan de North Carolina State University. "Maar de methode die we hebben gebruikt voor het maken van het materiaal is ook belangrijk omdat het een eenvoudig proces is dat gemakkelijk kan worden opgeschaald."

specifiek, de onderzoekers gebruikten een techniek genaamd de ademfiguurmethode om een ​​rekbare polymeerfilm te maken met een gelijkmatige verdeling van de gaten. De film wordt gecoat door deze te dompelen in een oplossing die zilveren nanodraden bevat. De onderzoekers persen het materiaal vervolgens met hitte om de nanodraden op hun plaats te verzegelen.

"De resulterende film toont een uitstekende combinatie van elektrische geleidbaarheid, optische doorlaatbaarheid en waterdampdoorlaatbaarheid, " zegt Zhu. "En omdat de zilveren nanodraden net onder het oppervlak van het polymeer zijn ingebed, het materiaal vertoont ook een uitstekende stabiliteit in aanwezigheid van zweet en na langdurig dragen."

"Het eindresultaat is extreem dun - slechts enkele micrometers dik, " zegt Shanshan Yao, co-auteur van het artikel en een voormalig postdoctoraal onderzoeker bij NC State die nu op de faculteit is aan de Stony Brook University. "Dit zorgt voor een beter contact met de huid, waardoor de elektronica een betere signaal-ruisverhouding krijgt.

"En de gasdoorlaatbaarheid van draagbare elektronica is belangrijk voor meer dan alleen comfort, " zegt Yao. "Als een draagbaar apparaat niet gasdoorlatend is, het kan ook huidirritatie veroorzaken."

Om het potentieel van het materiaal voor gebruik in draagbare elektronica aan te tonen, de onderzoekers ontwikkelden en testten prototypes voor twee representatieve toepassingen.

Het eerste prototype bestond uit op de huid monteerbare, droge elektroden voor gebruik als elektrofysiologische sensoren. Deze hebben meerdere potentiële toepassingen, zoals het meten van elektrocardiografie (ECG) en elektromyografie (EMG) signalen.

"Deze sensoren waren in staat om signalen met uitstekende kwaliteit op te nemen, vergelijkbaar met in de handel verkrijgbare elektroden, "zegt Zhu.

Het tweede prototype demonstreerde textielgeïntegreerde aanraakdetectie voor mens-machine-interfaces. De auteurs gebruikten een draagbare, in de poreuze elektroden geïntegreerde hoes van textiel om computerspelletjes zoals Tetris te spelen.

"Als we draagbare sensoren of gebruikersinterfaces willen ontwikkelen die voor een langere periode kunnen worden gedragen, we hebben gasdoorlatende elektronische materialen nodig, " zegt Zhu. "Dus dit is een belangrijke stap voorwaarts."

De krant, "Gasdoorlatend, Ultradun, Rekbare epidermale elektronica met poreuze elektroden, " is gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano .