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【可穿戴】迄今最薄的保护膜让电子皮肤化身“数字显示屏”
梅西 2016-04-21
导语

智能手机无疑已经成为我们身体不可分割的一部分。为了进一步扩展身体与外界的交互能力,科学家们正不断研究开发各种可穿戴设备。但是可穿戴式电子设备需要轻薄和灵活的材料,以尽量减少对其连接到身体部位的影响。

智能手机无疑已经成为我们身体不可分割的一部分。为了进一步扩展身体与外界的交互能力,也为了帮助一些残疾人恢复身体功能,科学家们正不断研究开发各种可穿戴设备。但是可穿戴式电子设备需要轻薄和灵活的材料,以尽量减少对其连接到身体部位的影响。然而,到目前为止,大多数设备如毫米级玻璃或塑料基板在灵活性方面很有限,而微米级有机器件虽具灵活性但在空气中不够稳定

近日,日本东京大学研究人员为此开发出了一种高质量的保护膜,厚度小于两微米,通过层层交替的无机和有机(聚对二甲苯)材料,使电子皮肤免受氧气和水蒸气的影响,且使用寿命从几小时延长到现在的数天。此外,研究人员还把高度透明的铟锡氧化物(ITO)电极无损耗地粘到超薄基板上,使电子皮肤得以充当数字显示屏。

研究人员在柔性电子皮肤上创建出稳定的聚合物发光二极管(PLED)等器件,其可发出红、绿和蓝三种颜色的光。它与电子皮肤的集成有望把人的手背未来变成显示血氧水平的“数字屏幕”、运动员心率传感器等,其发光效率超过以往同类产品的6倍,是迄今最薄且柔性足够灵活的产品。该研究成果发表在最新一期的《科学进展》杂志上。

使用新的保护膜和ITO电极,研究小组创建了由PLED和有机光电探测器(OPDS)组成的新器件,薄到可附着在皮肤上,并能足够灵活地响应身体活动带来的扭曲和褶皱。该器件仅3微米厚,发光效率超过以前采用的超薄PLED的6倍,而且减少了热量的产生和功率消耗,特别适合直接连接到身体应用于医疗,如显示血液中的氧浓度或脉冲率。研究人员还用红色和绿色PLED与光电探测器结合作为演示血氧状况的传感器。

研究人员说,虽然电子设备通讯工具正变得越来越小,但其仍需我们携带。未来或可将其黏附在身体上,甚至用来监测情绪、压力水平或不安状况。

文章链接:

Tomoyuki Yokota, et al. "Ultraflexible organic photonic skin," Science Advances 15 Apr 2016: Vol. 2, no. 4, e1501856, DOI:10.1126/sciadv.1501856

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作者 梅西

本科生

北京工业大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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