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材料资讯:Science:类似人类皮肤的半导体材料,可探测超低强度光
奇材馆 / 2022-04-08     阅读次数:128

 

佐治亚理工学院的研究人员已经开发出一种类似于二层皮肤的材料,这种材料可拉伸至原来尺寸的200%,而且没有明显的电流损失。研究者们说,柔软的、柔顺的光电探测器将改善医疗穿戴式传感器和植入装置等应用。该研究发表在1215日的《科学-进展》上。

近年来,光电检测器被广泛应用于穿戴式健康监测设备中,如指尖脉搏血氧仪读出装置。它把光信号转变成电信号,通常用于可穿戴的电子装置中。

说明: 像“人造皮肤”的软半导体来了:可以检测到超低光水平,可拉伸性比达到 200%

卡内克·富恩特斯·埃尔南德斯是波士顿东北大学电气与计算机工程学院副教授,他说:想象一下像橡皮筋或人体皮肤一样柔软、可拉伸的东西,它还具有固态或者刚性半导体类似的电子特性。研究表明,我们能够在半导体中构建延展性,这样就能维持探测光线强度所需要的电气性能,这种光线强度大约等于室内照明灯泡的一亿分之一。”

电气与计算机工程学院博士生扬拉克·帕克发现将一种化合物进行组合,能够产生一种能在光照时发电和导电的超软材料。他发现半导体层的各个部分都存在一个完美的比例,能够使光电探测器保持高性能。但是要证明这种材料的延展性是很困难的,尤其因为每一层的厚度仅为人类头发的千分之一。

帕克不断向康涅狄格大学机械工程系助理教授金京津提供更大更厚的样品,来检验材料的可靠性,直到有一份500纳米厚的样品被证实可用。金京津回忆道:这个样品仍然很薄,干燥时会破裂。要想保持它的外形,必须使用蓄水池。”水就像是一层保鲜膜,它能使薄膜保持在原位不受破坏或变形,因此研究者可以拉伸材料并测量其力学性质。

为检测设备在光照下发出的电信号,需要将电子终端嵌入到设备中。但是,这些终端也必须可变形,否则整个设备就会僵硬。

说明: 像“人造皮肤”的软半导体来了:可以检测到超低光水平,可拉伸性比达到 200%

尽管该材料已经被集成到光电探测器上,并且进行了电气性能测试,但是为了证明其在多模式下的拉伸性能和存储稳定性,还需要进一步的测试和优化。

研究人员对于这种材料在可穿戴医疗设备的应用潜力感到非常激动。他们预期,柔性可拉伸聚合物将在可穿戴健康监测设备以外有广阔的应用前景。金京津说:因为接口复合柔性生物组织的动态运动,减少了排斥反应,这样的柔性装置对生物电子应用中可植入的电子装置同样有吸引力。

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