Ez az új anyag óriási lépés a nyújtható és viselhető okoseszközök felé

A texasi Rice Egyetem és a dél-koreai Hanyang Egyetem nemzetközi kutatócsoportja fejlesztette ki azt az új, rugalmas polimert, amibe jelentős szigetelő képességű kerámia nanorészecskék klasztereit ágyazták be. A Nature-ben leírt kutatás szerint az anyagot úgy alakították ki, hogy utánozza a bőr rugalmasságát és mozgékonyságát, miközben ellensúlyozza a mozgás zavaró hatásait a csatlakozó elektronikára, illetve minimalizálja az energiaveszteséget és elvezeti a hőt.

„Csapatunk képes volt kombinálni a szimulációkat és a kísérleteket, hogy megértsük, hogyan tervezzünk olyan anyagot, ami zökkenőmentesen deformálódik, akárcsak a bőr, és amikor nyúlik, megváltoztatja az elektromos töltések eloszlását, hogy stabilizálja a rádiófrekvenciás kommunikációt. Bizonyos értelemben gondosan megtervezi az elektromos választ egy mechanikai eseményre” – magyarázta Raudel Avila adjunktus, a tanulmány egyik vezető szerzője.

„Úgy véljük, hogy a technológiánkat számos területen lehet alkalmazni, például a viselhető orvosi eszközök, a puha robotika és a vékony, könnyű, nagy teljesítményű antennák területén” – fűzte hozzá a munkában résztvevő posztdoktori kutató, Abdul Basir.

Annak tesztelésére, hogy az anyag támogathatja-e a hatékony viselhető technológiák fejlesztését, a kutatók több nyújtható vezeték nélküli eszközt, köztük egy antennát, egy tekercset és egy átviteli vezetéket építettek, majd értékelték ezek teljesítményét. Megállapították, hogy a távolsági kommunikációs rendszer vezeték nélküli működési távolsága meghaladja bármely más hasonló, bőrrel összekapcsolt rendszerét.

„Amikor az elektronikát a hordozóra helyezzük, majd megnyújtjuk vagy meghajlítjuk, azt látjuk, hogy a rendszerünk rezonanciafrekvenciája stabil marad – közölte Avila. Megmutattuk, hogy a rendszerünk – még feszítés mellett is – stabil vezeték nélküli kommunikációt támogat, akár 30 méteres távolságból. Egy szabványos hordozóval a rendszer teljesen elveszítené a kapcsolatot.”

Mindezen túlmenően az új anyag felhasználható a vezeték nélküli kapcsolódási teljesítmény fokozására különböző viselhető platformokban, amelyeket úgy terveztek, hogy különböző testrészekhez illeszkedjenek, egészen széles mérettartományban.

A kutatók első körben olyan viselhető bionikus szalagokat fejlesztettek ki, amelyeket a fejre, a térdre, a karra vagy a csuklóra lehet felhelyezni, hogy akár egész testre kiterjedő egészségügyi méréseket lehet végrehajtani vele, és alkalmas többek között elektroenkefalogram (EEG) vagy elektromiogram (EMG) aktivitás, illetve térdmozgás és persze testhőmérsékletet monitorozására. Készítettek belőle egy fejpántot is, ami egy kisgyermek fején 30, egy felnőtt fején pedig akár 50 százalékkal is megnyúlhat, mégsem akadályozza semmi a valós idejű EEG-méréseket 30 méteren belüli, sikeresen továbbítását.

Főoldali kép: Raudel Avila - Rice Egyetem, Sun Hong Kim - Hanyang Egyetem