D'Erfindung bezitt sech op eng atmbar, biodegradéierbar, antibakteriell a selbst ugedriwwe ganz Nanofiber elektronesch Haut baséiert op engem Reibungsnanogenerator

Als gréissten Uergel vum mënschleche Kierper huet d'mënschlech Haut net nëmmen d'Basisfunktioune vu Schutz, Sekretioun an Atmung, awer ass och e wichtege somatosensoresche System fir d'Interaktioun an d'Kommunikatioun tëscht Mënsch an der materieller Welt. An de leschte Joeren huet d'Entwécklung vun der bionescher elektronescher Haut e groussen Interessi vu Fuerscher erwächt, an et huet eng breet Palette vun Uwendungen an wearable perséinleche Gesondheetsiwwerwaachung, intelligent Prothese a Robotik, Mënsch-Computer Interaktioun a kënschtlech Intelligenz.

Baséierend op verschiddene kierperleche Senséierungsmechanismen, kann elektronesch Haut a piezoresistive, kapazitiv, piezoelektresch an triboelektresch Aarte klasséiert ginn. Elektronesch Haut erkennt a quantifizéiert eng Vielfalt vun Ëmweltreizungen, dorënner Temperatur, Fiichtegkeet, Drock, Schwéngung an Touch, a konvertéiert se an Echtzäit a visuell elektronesch Impulser. Reiwung Muecht ass eng Zort elektresch Kontakt mat der Kopplung Effekt vun electrostatic Aféierungs-, wäertvoll gemeinsam mechanesch Energie kann zu elektresch Energie Zougang zu nei Energie Technologie ëmgerechent ginn, niddereg Käschten, einfach Struktur, praktesch benotzen, Material Choix, héich Konversioun Effizienz, etc. Am Beräich vun wearable Muecht Quell an Energieversuergung Sensor huet eng breet Applikatioun Perspektiv, ass déi ideal Wiel fir Energie Onofhängegkeet Typ elektronesch Haut.

Flexibilitéit, Extensibilitéit, Sensibilitéit, Adaptabilitéit a mechanesch Haltbarkeet sinn déi heefegste Fuerschungsrichtungen vun der elektronescher Haut am Moment, déi och relativ einfach ze realiséieren. An de leschte Joeren, fir déi ëmfaassend Leeschtung vun elektronescher Haut ze verbesseren, goufen déi speziell Funktiounen vun elektronescher Haut, wéi Recyclabilitéit, Self-Heelung, Form Erënnerung, electroluminescence a mechanesch luminescence graduell studéiert. Trotz der kontinuéierlecher Optimisatioun an der Verbesserung vun den uewe genannten Aspekter sinn de Komfort, d'Sécherheet an d'Ëmweltschutz vun der elektronescher Haut vernoléissegt ginn, wat zu engem groussen Deel d'praktesch Uwendung vun der elektronescher Haut behënnert. Dofir muss d'elektronesch Haut mat ideale Komfort a Praktikitéit atmbar, biodegradéierbar an antibakteriell sinn. Loftpermeabilitéit ass eng wichteg Leeschtung fir d'Hëtzt- a Fiichtegkeetsbalance unzepassen an de Gasaustausch tëscht mënschleche Kierper an der Äussewelt ze realiséieren. Wéi och ëmmer, déi meescht héich performant elektronesch Haut BENOTZT Membranen als Elektroden oder Substrate, wat Hautirritatioun a souguer Entzündung a Jucken verursaache kann. Zousätzlech ass de laangfristeg Kontakt tëscht E-Skin a mënschlech Haut e gutt Medium fir mikrobielle Wuesstum, sou datt antibakteriell Eegeschaften wichteg sinn fir E-Skin fir de bakterielle Wuesstum ze hemmen an bakteriell Infektioun ze vermeiden. Zousätzlech sinn déi meescht Materialien net disposéierbar, um Enn vun hirem nëtzlechen Liewen, kënnen e-Offall ginn, oder souguer de mënschleche Kierper schueden oder d'Ëmwelt verschmotzen.

Viru kuerzem huet d'Fuerschungsteam vum Peking Institut fir Nanometer Energie a Systemer, Chinesesch Akademie vun de Wëssenschaften eng atmbar, biodegradéierbar, antibakteriell a selbst ugedriwwen all-Nanofiber elektronesch Haut baséiert op Reibung Nanogenerator, déi mechanesch Energiesammlung a selbstgedriwwe Sensing realiséiert huet. mënschleche Kierper Physiologie a gemeinsame Bewegungssignaler. Duerch Poly Milchsäure / Glykolsäure Copolymer (PLGA) a Polyvinyl Alkohol (PVA) Nanofaser Membran respektiv als Elektrifizéierungsschicht an de Substrat a Sëlwer Nanowires (AgNW) als Tëschestatioun, geformt mat Multi-Layer staggered Nanofibernetz an enger grousser Zuel vun dräi -dimensional Struktur vun Mikro-Nano Lächer baséiert op der elektronescher Haut Reiwung Muecht, ginn hëllefräich fir mënschlech Kierper Haut an der externen Ëmfeld vun Hëtzt Transfert. Zur selwechter Zäit huet d'elektronesch Haut ganz gutt antibakteriell Eegeschaften, kann effektiv de Wuesstum vun Escherichia coli a Staphylococcus aureus hemmen, a bakteriell Infektioun verhënneren. Andeems Dir d'Gréisst an d'Mataarbecht vu biodegradéierbaren PLGA a PVA änneren, kann den Degradatiounszyklus vun der elektronescher Haut op e puer Deeg bis e puer Wochen ugepasst ginn. Zousätzlech, mat enger maximaler Ausgangsfunktioun vun 130 mW /m2 an enger Spannungsreaktiounsempfindlechkeet vun 0.011 kPA-1, kann d'elektronesch Haut Echtzäit net-invasiv selbstänneg Iwwerwaachung vu physiologeschen Signaler realiséieren (wéi Mikroexpressiounen, Puls, Atmung) a Vocatiounen) a gemeinsame Bewegungen (wéi Knéien, Ellbogen, Knéien a Knöchel) vum mënschleche Kierper. Dës Aarbecht bitt eng onendlech Fuerschungsstrategie fir d'Entwécklung vu praktescher multifunktionneller elektronescher Haut. D'Resultater fir "A breathable, biodegradable, antibacterial, and self-powered electronic skin -based on all - nanofiber triboelectric nanogenerators" Titel, publizéiert an Science Advances.

Struktur Design an Zesummesetzung Charakteristiken vun ganzer Nanofiber elektronesch Haut baséiert op Reiwung Nanogenerator

Charakteriséierung vun der Spannung, der Loftpermeabilitéit an der elektrescher Ausgangseigenschaften

Charakteriséierung vun antimikrobiellen a biodegradéierbaren Eegeschaften

Systemesch physiologesch Signaler a gemeinsame Bewegungsiwwerwaachung

Science Advances (IF:12.804) Publikatiounsdatum: 2020-06-26,

DOI: 10.1126 / sciadv aba9624