Paper Skin, un capteur bon marché qui détecte les stimuli externes

Grâce à des matériaux de notre quotidien qu'il est possible de trouver dans la cuisine par exemple, une équipe d'ingénieurs électriciens de KAUST à développer un capteur à faible coût qui peut détecter des stimuli externes, y compris le toucher, la pression, la température , l'acidité et l'humidité. Leur travail a été publié le 19 Février, 2016, dans le premier numéro de Advanced Materials Technologies par Wiley-VCH (Allemagne).

Le capteur, qui est appelé Paper Skin, fonctionne aussi bien que d'autres applications de la peau artificielle en cours d'élaboration, tout en intégrant de multiples fonctions en utilisant des matériaux rentables tels que du papier d'aluminium, du papier note collante, des éponges et du ruban adhésif .

Ce capteur électronique flexible et portable promet une variété d'applications possibles, telles que la surveillance sans fil de la santé des patients et des interfaces informatiques sans retouche. Les recherches actuelles dans ce domaine se servent de matériaux et de processus coûteux et sophistiqués.

«Notre travail a le potentiel de révolutionner l'industrie de l'électronique et ouvre la porte à la commercialisation de dispositifs de détection de haute performance à prix abordable», a déclaré Muhammad Mustafa Hussain, KAUST professeur agrégé de génie électrique de nanotechnologie Lab intégré de l'Université, où la recherche a été menée.

"Les efforts précédents en ce sens utilisé des matériaux ou des procédés sophistiqués," a continué Hussain. "Technologie traitée papiers jet d'encre imprimée ou à vide chimiquement fonctionnalisés - mais pas cher - ont montré des fonctionnalités limitées. Ici, nous montrons une approche évolutive" garage "de fabrication en utilisant off-the-shelf et des éléments du quotidien bon marché.".

L'équipe a utilisé du papier de note collante pour détecter l'humidité, les éponges et lingettes pour détecter la pression et une feuille d'aluminium pour détecter le mouvement. Coloriage une note collante avec un crayon HB a permis au papier pour détecter les niveaux d'acidité, et une feuille d'aluminium et de l'encre conductrice d'argent ont été utilisés pour détecter des différences de température.

Les matériaux ont été mis ensemble dans une plate-forme à base de papier simple qui a été ensuite relié à un dispositif qui détecte les changements dans la conductivité électrique en fonction des stimuli externes.

L'augmentation des niveaux d'humidité, par exemple, l'augmentation de la capacité de la plate-forme pour stocker une charge électrique, ou sa capacité. Exposer le capteur à une solution acide augmente sa résistance, tout en l'exposant à une solution alcaline diminue elle. Les variations de tension sont détectées par des changements de température. Apporter un doigt plus près de la plate-forme perturbé son champ électromagnétique, ce qui diminue sa capacité.

L'équipe à profit les différentes propriétés des matériaux qu'ils utilisent, y compris leur porosité, l'adsorption, l'élasticité et dimensions pour développer la plate-forme sensorielle à faible coût. Ils ont également démontré qu'une plate-forme intégrée unique pourrait détecter simultanément de multiples stimuli en temps réel.

Plusieurs défis doivent être surmontés avant une plate-forme sensorielle totalement autonome, flexible et multifonctionnelle devient commercialement réalisable, a expliqué Hussain. interaction sans fil avec la peau de papier doit être développée. Tests de fiabilité doivent également être menées pour évaluer combien de temps le capteur peut durer et à quel point sa performance est dans des conditions de flexion sévères.

«La prochaine étape sera d'optimiser l'intégration du capteur sur cette plate-forme pour les applications dans les systèmes de surveillance médicale. La plate-forme sensorielle flexible et conformationnelle permettra simultanée surveillance en temps réel des signes vitaux du corps, tels que la fréquence cardiaque, la pression artérielle, les modèles de respiration et mouvement ", a déclaré Hussain.

"Nous pouvons également transférer les fonctionnalités obtenus de la technologie pour la peau cultivé biologiquement et développer des mécanismes pour le connecter à des réseaux neuronaux dans le corps humain pour aider les victimes de brûlures, par exemple. D'autres applications incluent la robotique, de la technologie des véhicules et des enquêtes environnementales», at-il ajouté .