Эластичная электроника как новый вид носимых устройств

В ближайшее время нам станет доступен новый вид носимых устройств, практически невидимых и похожих на временные татуировки, которыми балуются наши дети (и некоторые взрослые). Например, уже сейчас можно купить средство от солнечных ожогов компании La Roche-Posay, которое представляет собой кусочек очень тонкого (тоньше человеческого волоса) пластыря в форме сердца и содержит в себе миниатюрную электронику, способную подключаться к смартфону и отслеживать в реальном времени, сколько времени вы находитесь на солнце. Это устройство, которое можно носить, не снимая, в течение 5 дней не такое простое, как может показаться - оно содержит антенну NFC и чип, который беспроводным образом связывается со смартфоном, а также светочувствительный краситель, который изменяет свой цвет в зависимости от того, как долго он находится на солнце.

Ученые сейчас экспериментируют с различными приложениями, использующими сверхгибкую электронику, пишет Fastcompany. Вот несколько примеров такого использования.

1. Растворимые имплантаты

Исследователь Джон Роджерс разрабатывает сенсоры, которые могут быть имплантированы в череп после операции на мозге с целью мониторинга давления и температуры. Эти миниатюрные устройства через некоторое время естественным путем рассасываются и, вполне может быть, через некоторое время будут широко использоваться, например, в качестве замены кардиостимуляторов.

2. Исследования в сфере нейрофизиологии

Нейрофизиологи надеются использовать другое аналогичное устройство (также, кстати, разработанное Рожерсом), использующее в своей работе светодиоды и помещаемое под кожу головы. Контролируя излучение и наблюдая реакцию мозга, ученые надеются лучше понять определенные заболевания и психические расстройства.

3. Солнечные панели

В Калифорнийском университете в Сан-Диего (США) ведутся исследования тонких и гибких солнечных панелей, изготовленных из органических материалов. Такая технология позволяет создавать недорогие, долгоживущие солнечные элементы, которые могут использоваться, в том числе, и для питания носимых устройств.

4. Искусственная кожа

Органические материалы могут также использоваться для, например, создания тонкой электронной "кожи", которая может измерять температуру, определять присутствие отравляющих веществ в воздухе и реагировать на прикосновения. И вполне возможно, что в недалеком будущем такие материалы могут быть использованы в качестве трансплантата кожи для людей, пострадавших от ожога или потерявших конечности.

Например, команда австралийских специалистов из Королевского технологического института в Мельбурне разработала материал с тонкими слоями оксида цинка, выполняющими роль ультрафиолетовых датчиков. Из него изготавливается устройство в виде пластыря на руку с возможностью беспроводного подключения к гаджету для передачи данных о солнечной радиации.

5. Накожный глюкометр

Исследователи корейского Института фундаментальных наук разработали гибкий электронный "пластырь" на кожу, который способен производить точные измерения уровня сахара в крови и при необходимости впрыскивать инсулин. Сенсор уровня сахара представляет собой двухслойную структуру из золотой сетки и графена, легированного золотом, при этом он работает, учитывая показания встроенных датчиков температуры кожи и уровня pH. Это миниатюрное устройство содержит также полимерные микроиголки для ввода инсулина, которые управляются за счет изменения их температуры с помощью встроенного нагревателя. Мониторинг сахара обеспечивается за счет анализа пота, который образуется под "пластырем".

6. Умная татуировка

Компания Electrozyme разработала сенсор метаболических веществ, выделяемых вместе с потом, который позволяет спортсменам оценить свой электролитный баланс, уровень гидратации, напряжение мышц и физическую работоспособность. Особенность устройства в том, что он сделан в виде временной татуировки.

Все эти приложения стали возможны после многих лет исследований, позволивших трансформировать обычные твердые электронные компоненты в гибкие материалы, способные легко приспосабливать свою форму к форме других объектов и, в частности, человеческому телу и передавать данные в смартфоны и компьютеры посредством беспроводной связи. Сейчас, когда эти технологии уже подошли к стадии коммерциализации, гибкая электроника может использоваться повсюду, начиная от медицинских исследований и мобильных платежей, заканчивая почти незаметными медицинскими датчиками и системами навигации в незнакомых местах.