Золотые «татуировки» для носимой электроники нанесут прямо на кожу!

В активно развивающейся в последние годы носимой электронике для крепления устройств и датчиков на теле, как правило, используются ремешки и браслеты. Некоторые инженеры пытаются применить другой подход и наносят электронику прямо на тело. К примеру, в 2016 году американские инженеры представили технологию создания электронных интерфейсов прямо на коже. Однако их разработка имела очевидный недостаток: электропроводная часть крепилась на силиконовой подложке. Из-за этого кожа под интерфейсом не могла дышать и носить его было неудобно.

Японские исследователи решили обойтись без подложки и имплантировать металлическую часть напрямую на кожу. Для этого они использовали волокна из поливинилового спирта толщиной в несколько сотен нанометров. На них наносился небольшой слой золота, затем переплетенные волокна прикреплялись к коже. После этого поливиниловый спирт растворялся водой, а золотое покрытие в виде полых трубок оставалось.

Схема получения золотых волокон и их структура

Чтобы проверить работоспособность и износостойкость таких проводящих элементов, ученые создали несколько устройств на их основе. К примеру, они закрепляли на ладони гибкий аккумулятор и беспроводной модуль, а на конце пальца — датчики давления, температуры или светодиод. Между собой они соединялись с помощью золотых электропроводных цепей.

Также исследователи проверяли износостойкость новой модели. Для этого они поместили различные «узоры» из нового материала на кожу двадцати добровольцам. В результате после недели ношения «узоры» не сломались, а испытуемые не жаловались на раздражение кожи или неудобство. Благодаря отсутствию подложки, а также волокнистой структуре с множеством небольших отверстий, кожа под материалом может «дышать». Помимо этого, материал получился достаточно гибким, чтобы не причинять неудобств при ношении. В будущем ученые собираются создать электрокардиограф, в котором роль металлических пластин будет выполнять «татуировки» из нового материала.

Это далеко не первая подобная технология. К примеру, по похожему принципу созданы растягивающийся транзистор и самозалечивающийся сенсор. Помимо этого, в 2017 году американские инженеры создали 3D-принтер, печатающий различные электронные датчики прямо на пальце. Однако во всех этих устройствах, в отличие от представленного, проводящий слой не контактирует непосредственно с кожей.