自己組織化する高導電性センサーがウェアラブルデバイスを改善する可能性(Self-assembling, highly conductive sensors could improve wearable devices)

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024-06-26 ペンシルベニア州立大学(PennState)

ペンシルベニア州立大学の研究者は、柔軟で伸縮性があり自己組織化する3Dプリント材料を開発しました。この材料は、従来の製造方法の欠点である導電性の低さや装置の故障を克服します。この新しい方法では、液体金属、導電性ポリマーPEDOT:PSS、親水性ポリウレタンを組み合わせ、液体金属が粒子に変わることで、自己組織化によって高い導電性を持つ下層と絶縁された上層を形成します。これにより、筋肉活動記録や身体の歪み検知などのセンサーに情報を伝達し、信号漏れを防ぎます。この材料は3Dプリント可能で、ウェアラブルデバイスの製造が容易です。研究者たちは、障害者向けの支援技術などの応用を検討しています。

<関連情報>

自己組織化を利用した印刷可能な非対称自己絶縁伸縮性導体によるヒューマンインターフェース Self-Assembly Enabled Printable Asymmetric Self-Insulated Stretchable Conductor for Human Interface

Salahuddin Ahmed, Marzia Momin, Jiashu Ren, Hyunjin Lee, Tao Zhou

Advanced Materials  Published: 02 April 2024

DOI:https://doi.org/10.1002/adma.202400082

Details are in the caption following the image

Abstract

Soft and stretchable conductors with high electrical conductivity and tissue-like mechanical properties are crucial for both on-skin and implantable electronic devices. Liquid metal-based conductors hold great promise due to their metallic conductivity and minimal stiffness. However, the surface oxidation of liquid metal particles in polymeric matrices poses a challenge in forming a continuous pathway for highly conductive elastic composites. Here, it is reported a printable composite material based on liquid metal and conducting polymer that undergoes a self-assembly process, achieving high conductivity (2089 S cm-1) in the bottom surface while maintaining an insulated top surface, high stretchability (>800%), and a modulus akin to human skin tissue. This material is further applied to fabricate skin-interfaced strain sensors and electromyogram sensors through 3D printing.

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0402電気応用
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