发布时间:2024-12-05 22:55:09 来源: sp20241205
据发表在最新一期《设备》杂志上的论文,美国马萨诸塞大学阿默斯特分校研究人员展示了一种自制的、能读取大脑、心脏、肌肉和眼部活动信号的“橡皮泥”。这种“橡皮泥”是一种“柔性电路”材料,具备导电性能,有望催生经济高效的柔性生物识别传感器。
这种导电的柔性电路是由面粉、水、盐、发酵粉和植物油制成的,盐是其具有导电性的关键。
研究人员使用这种柔性电路作为接口,测量电力或人体生物电势。结果发现,与市面上的凝胶电极相比,这些柔性电路能有效捕捉了各种电生理测量值,如用于记录大脑活动的脑电图(EEG)、记录心脏跳动的心电图(ECG)、用于跟踪眼球运动的眼电图(EOG)以及用于记录肌肉收缩的肌电图(EMG)。
论文资深作者、生物医学工程助理教授德米特里·基列夫解释说,就测量质量而言,判断一种电极材料是否优于另一种指标是阻抗。电极与组织之间的阻抗越低,两者之间的导电性就越好,测量生物电势的能力也就越强。
研究发现,柔性电路电极的阻抗与市售凝胶电极相当,并且比另一种对比电极性能好两倍。
基列夫介绍了这种材料的几大优势。首先是成本,如果用预制黏土,每个电极的成本仅为1美分左右,而普通电极的平均成本在0.25—1美元之间。
此外,这种材料还有弹性,可以多次成型,重复使用,贴合皮肤轮廓,还可以添加更多黏土使其变大,断裂了可以轻松再连接。其他类似的最先进的可穿戴生物电子产品由碳纳米管、石墨烯、银纳米线和有机聚合物制成。虽然这些材料导电性高,但价格昂贵,难以处理或制造,多为一次性使用且易碎。
而且,这些材料还可作为一种儿童玩具,通过连接电源为艺术品添加灯光,以此方式教授孩子们电路知识。如果有需要,在家中或实验室里就能制作这种材料。
面粉、水、盐、发酵粉、植物油……看到这些“食材”,你可能会联想到某种美食。令人意外的是,科研人员竟然将它们制作成可用于生物识别传感器的柔性电路,真是脑洞大开!通常来说,柔性电子产品以可弯曲、折叠或拉伸的金属、高分子聚合物等为材料,能够很好地贴附在人体皮肤上。上述研究成果围绕柔性电子材料进行大胆创新,为柔性电子技术的发展带来新思路。
(责编:罗知之、陈键)