導(dǎo)讀:從智能襪到健身衣,配備傳感器能監(jiān)測人體健康狀態(tài)的服裝日益受到歡迎,科學(xué)家正研究以蠶絲取代半導(dǎo)體,作為制造物聯(lián)網(wǎng)穿戴式傳感器的材料。
蠶絲能改善物聯(lián)網(wǎng)穿戴式身體傳感器的靈敏度與彈性,有潛力成為理想制造材料。法新社
從智能襪(Smart Socks)到健身衣,配備傳感器(Sensor)能監(jiān)測人體健康狀態(tài)的服裝日益受到歡迎,科學(xué)家正研究以蠶絲取代半導(dǎo)體,作為制造物聯(lián)網(wǎng)穿戴式傳感器的材料。其中一個可預(yù)見的可能性,是作為一個整合的無線系統(tǒng),讓醫(yī)師能更容易的從遠(yuǎn)程監(jiān)測病患,以便比以往更快速的針對病患的醫(yī)療需求進行處置。
據(jù)ScienceDaily報導(dǎo),北京清華大學(xué)研究團隊,于2017年8月下在第254屆美國化學(xué)學(xué)會(ACS)年會上報告其實驗工作,目標(biāo)為以蠶絲為材料,制造靈敏度與彈性更高的穿戴式身體傳感器。根據(jù)初步的結(jié)果,研究人員希望能進一步找到方法,建立由納米發(fā)電機(Nano-generator)驅(qū)動,以蠶絲為材料、可自主運作的一組整合的傳感器。
穿戴式身體傳感器已成為最新的必備科技,有極大的發(fā)展?jié)摿?。不過半導(dǎo)體制品先天上有延展性與彈性不佳的限制,尤其在制作穿戴式身體傳感器時,無法兼顧靈敏度與延展性。
而蠶絲強度勝過鋼鐵,彈性比尼龍(Nylon)更佳,具備生物兼容性(Biocompatible)且質(zhì)輕,有機會作為發(fā)展新一代高靈敏度且延展性佳的多用途穿戴式傳感器的理想材料,用于實時監(jiān)測各種身體功能。
研究團隊表示,目前蠶絲傳感器有極大的發(fā)展?jié)摿?,并暗示有可能?yīng)用于建立能感測觸碰、溫度或濕度,甚至分辨不同人聲的更逼真的機器人。不過蠶絲的導(dǎo)電性不佳,研究人員為了解決此一關(guān)鍵問題,進行各種測試,希望找出能提升蠶絲的導(dǎo)電性,達到足以應(yīng)用于身體感測裝置的程度。
研究人員嘗試的第一個方式是將蠶絲置于華氏1,112~5,432度的惰性氣體環(huán)境中,藉此讓蠶絲充滿氮摻雜碳(N-doped Carbon)及一些石墨化的粒子,而具有導(dǎo)電性。研究人員便運用這些具導(dǎo)電性的蠶絲,開發(fā)了壓力傳感器、能同時測量壓力與溫度的雙模(Dual-mode)傳感器,以及測量力(Force)變化的應(yīng)變(Strain)傳感器。
研究人員嘗試的第二種方式是以石墨烯(Graphene)或納米碳管(Carbon Nanotube)混入蠶絲,產(chǎn)出蠶絲當(dāng)中自然的包含了部分的納米粒子,但截至目前為止,尚無法以這種方式產(chǎn)生能導(dǎo)電的蠶絲,不過研究人員仍未放棄實驗,希望最終能以此一方式成功生產(chǎn)能導(dǎo)電的蠶絲。