Nuovi sensori elettronici in fibra che dicono di \"annusare\" e \"sentire\"

un giorno fa p Luke James\n\nUn dispositivo in grado di percepire odori, suoni e tatto nel modo in cui lo fanno gli umani potrebbe essere un passo più vicino a diventare una realtà grazie alla realizzazione di fibre elettroniche stampate in 3D in recenti ricerche.\n\nI ricercatori dell'Università di Cambridge affermano di aver utilizzato tecniche di stampa 3D per creare queste fibre elettroniche \"invisibili\", ognuna delle quali è 100 volte più sottile di un capello umano. Funzionando come sensori, queste fibre hanno capacità oltre a quelle dei dispositivi sensori convenzionali basati su pellicola. \u003cbr\u003e\n\nQuesto è secondo una ricerca che è stata riportata sulla rivista Science Advances.\n\nLe fibre conduttive di piccolo diametro hanno proprietà uniche che le distinguono da altre classi di micro e nanostrutture conduttive basate su film. Tuttavia, le tecniche di fabbricazione esistenti come la crescita chimica, la filatura a umido e la stampa diretta 2D / 3D non consentono prontamente l'assemblaggio di architetture in fibra. \u003cbr\u003e\n\nCiò porta a funzioni del dispositivo che sfruttano combinazioni delle caratteristiche uniche delle fibre: direzionalità, conduttività e un elevato rapporto superficie-volume.\n\nPer risolvere questa sfida, i ricercatori di Cambridge hanno sviluppato un nuovo metodo di stampa che può essere utilizzato per realizzare sensori respiratori portatili, indossabili, senza contatto, altamente sensibili ed economici da produrre. Possono anche essere collegati a un dispositivo elettronico come uno smartphone per raccogliere contemporaneamente informazioni, suoni e immagini sul pattern respiratorio. \u003cbr\u003e\n\nSecondo il documento di ricerca, le fibre potrebbero essere particolarmente utili per applicazioni nel monitoraggio della salute (frequenza respiratoria, ad esempio) e nell'Internet of Things.\n\nAndy Wang, primo autore dello studio e studente di dottorato presso il Dipartimento di Ingegneria di Cambridge, ha utilizzato il sensore a fibra per misurare la quantità di umidità respiratoria che è fuoriuscita dal suo rivestimento facciale durante diverse condizioni respiratorie simulate come respirazione regolare, respirazione rapida e tosse.\n\nSecondo Wang, i sensori in fibra hanno superato le prestazioni dei sensori commerciali comparabili attualmente disponibili, soprattutto durante il monitoraggio della respirazione rapida. \u003cbr\u003e\n\nWang ei suoi colleghi hanno stampato in 3D le fibre composite, che sono realizzate con polimeri d'argento e / o semiconduttori, utilizzando un metodo che hanno sviluppato noto come stampa in fibra di volo (IFP).\n\nQuesta tecnica crea una struttura in fibra core-shell con un nucleo in fibra conduttiva ad alta purezza avvolto in una sottile guaina polimerica che funge da rivestimento protettivo. È molto simile alla struttura dei cavi elettrici ma su una scala molto più piccola di pochi micrometri di diametro. \u003cbr\u003e\n\nL'IFP viene eseguito a una temperatura inferiore a 100 ° C, il che crea legami in situ di matrici di fibre conduttive sottili. Questi possono essere sospesi o posizionati su una superficie e non richiedono alcuna elaborazione successiva. Ottimizzando le dimensioni delle fibre, i ricercatori affermano di aver dimostrato una tecnica versatile per la creazione rapida in circuito di fibre conduttive di piccolo diametro. \u003cbr\u003e\n\nA dimostrazione del concetto, i ricercatori hanno prodotto fibre d'argento metalliche inorganiche da una sintesi reattiva basata su soluzione e fibre organiche PEDOT: PSS.\n\nCon IFP in grado di fabbricare fibre direttamente su un circuito, i ricercatori affermano di essere stati in grado di sfruttare i vantaggi funzionali della matrice di fibre per esplorare la nuova architettura di circuiti offerta dal processo IFP. Vale a dire, questo processo apre le porte al concetto di \"architetture elettroniche fluttuanti\" 3D che uniscono materiali in fibra organica e inorganica nella stessa rete conduttiva trasparente. \u003cbr\u003e\n\nIl team sta attualmente cercando di sviluppare il metodo IFP per una serie di sensori multifunzionali.