Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Ученые разработали сенсор для «электронной кожи», который одновременно измеряет давление и температуру
Ученые из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ с коллегами из российских вузов разработали гибкие сенсоры, способные одновременно измерять давление и температуру. Эти биосовместимые сенсоры открывают новые возможности для разработки носимых трекеров здоровья, «умных» протезов и гибкой электроники.
Гибкие сенсоры — электронные устройства, которые могут деформироваться без потери функциональности. Они измеряют давление, температуру, влажность и другие физические показатели. Чаще всего их применяют в носимых гаджетах, робототехнике и здравоохранении. Особое внимание уделяется разработке биосовместимых сенсоров, которые перспективны для персонализированной медицины, и «электронной кожи» — гибкого, тонкого электронного материала, имитирующего тактильные и сенсорные функции кожи.
Современные гибкие сенсоры по большей части измеряют только один физический параметр, например или давление или температуру. Мультифункциональные решения, как правило, сложны в изготовлении, а у некоторых из них низкая чувствительность. В новом исследовании физики предложили экологичный и простой синтез создания гибких многофункциональных сенсоров, масштабируемых до площади 40 квадратных сантиметров.
Коллектив ученых из МФТИ, Алферовского университета, Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, Сколтеха и СПбГУ создал несколько прототипов. Главный элемент такого сенсора — вертикальные нитевидные нанокристаллы оксида цинка (ZnO), выращенные на кремниевых подложках. Эти кристаллы обладают пьезоэлектрическими свойствами. Исследователи инкапсулировали их в защитный слой полимерной матрицы, затем отделили от кремния, получив гибкую подложку. Чтобы превратить ее в полноценный сенсор, физики нанесли контакты из углеродных нанотрубок и алюминия. Исследование опубликовано в журнале Materials Science in Semiconductor Processing.
Особенность полученных сенсоров заключается в новой комбинации полностью биосовместимых материалов, идеально подходящих для создания электронной кожи и биопротезов. Устройства реагируют на изменение давления и температуры по-разному: при изменении давления сопротивление падает, а емкость растет. При нагреве (25–100 °C) оба параметра уменьшаются. Это четкое различие в отклике позволяет считывать две характеристики единовременно.
«Мы разработали оригинальные подходы к анализу электрических сигналов, чтобы независимо получать отклик гибкого сенсора на изменение температуры и давления в довольно широком диапазоне. Кроме того, его синтез прост в производстве и легко масштабируется, что дает ему преимущество перед конкурентами», — рассказал Валерий Кондратьев, старший научный сотрудник лаборатории функциональных наноматериалов Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ.
Новые приборы могут измерять давление до 2 МПа и чувствительностью до 4 %/кПа. Эти характеристики в два-четыре раза выше, чем у аналогов на основе ZnO/PI (оксид цинка на полиамиде) или ZnO/PVDF (оксид цинка на поливинилиденфториде). Нижний предел обнаружения равен 10 Па, что в 10 раз ниже типичных значений для традиционных пьезорезистивных сенсоров. Такой диапазон позволяет охватить широкий спектр биологических нагрузок — от легкого касания, дыхания или пульса (10 Па) до артериального давления (13–17 кПа) или сильного хватания. Это особенно важно для «электронной кожи», протезов и имплантируемых сенсоров.
Исследователи показали, что устройство измеряет температуру до 100 °C. Эта возможность полезна для стерилизуемых медицинских устройств, мониторинга в экстремальных биологических условиях, например в биореакторах для культивирования клеток. В совокупности эти параметры — прорывные для гибкой сенсорики.
Результаты исследования — существенный шаг в сторону развития гибкой и биосовместимой электроники. Полученные многофункциональные сенсоры на основе нанопроволок ZnO расширяют горизонты для создания носимых устройств мониторинга здоровья, «электронной кожи» для протезов и роботов. Простота производства позволит в ближайшее время перейти к коммерческому использованию.
Telegram 
Дзен 
VK На юге Африки ученые обнаружили коллекцию небольших каменных стрел. С виду — обычные артефакты древнего человека. Но современные технологии позволили выявить их смертельный секрет. Эти наконечники, которым почти 60 тысяч лет, сохранили следы яда. Авторы нового исследования пришли к выводу, что древние охотники стали использовать яды намного раньше, чем считала наука.
Вопрос о том, можно ли считать чрезмерное увлечение физическими упражнениями аддиктивным поведением, остается дискуссионным. Ученые из Италии и Испании выяснили, что сильнее всего к такому компульсивному поведению склонны люди с чертами перфекционизма.
Биологи на примере птиц определили защитную функцию рыжего пигмента феомеланина, который ранее считали бесполезным и даже опасным из-за доказанной связи с развитием меланомы. Организм использовал его синтез для нейтрализации ядовитого избытка цистеина и выводил токсичные запасы серы в перья.
На юге Африки ученые обнаружили коллекцию небольших каменных стрел. С виду — обычные артефакты древнего человека. Но современные технологии позволили выявить их смертельный секрет. Эти наконечники, которым почти 60 тысяч лет, сохранили следы яда. Авторы нового исследования пришли к выводу, что древние охотники стали использовать яды намного раньше, чем считала наука.
Ученые десятилетиями ищут кости мамонтов, которые, по данным генетиков, могли дожить на материке до бронзового века. Очередная потенциальная находка с Аляски, считавшаяся остатками мамонтов, после проверки оказалась костями китов, умерших около двух тысяч лет назад.
Польша может экстрадировать на Украину российского археолога, заведующего сектором археологии Северного Причерноморья в отделе Античного мира Эрмитажа Александра Бутягина. Соответствующее ходатайство направила прокуратура в Окружной суд Варшавы.
На скалистых берегах аргентинской Патагонии разворачивается настоящая драма. Магеллановы пингвины, долгое время чувствовавшие себя в безопасности на суше в своих многотысячных колониях, столкнулись с новым и беспощадным врагом. Их извечные морские страхи — касатки и морские леопарды — теперь блекнут перед угрозой, пришедшей из глубины материка. Виновник переполоха — грациозный и мощный хищник, недавно вернувшийся на эти земли после долгого изгнания.
Среди самых интригующих открытий космического телескопа «Джеймс Уэбб» — компактные объекты, получившие название «маленькие красные точки». Их видели только в самых дальних уголках Вселенной. Большинство возникло в первый миллиард лет после Большого взрыва, и ученые предполагали, что такие источники представляют собой небольшие компактные галактики. Однако международная команда астрономов пришла к иному выводу. Они предположили, что на самом деле «маленькие красные точки» — черные дыры, окруженные массивной газовой оболочкой.
Ученые задались вопросом: почему два расположенных по соседству спутника Юпитера такие разные, ведь на Ио повсеместно извергаются вулканы, а Европа полностью покрыта многокилометровой коркой льда. Есть версия, что Ио когда-то тоже была богата водой, но по итогам недавнего исследования это сочли неправдоподобным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно