Versnelde fabricage van rekbare, draagbare sensoren bij UC Berkeley

UC Berkeley College of Engineering, CA

Een supercondensatorarray gemaakt met behulp van een nieuwe fabricagetechniek die sneller en goedkoper is dan fotolithografie. (Afbeelding:Peisheng He/UC Berkeley)

Ingenieurs van UC Berkeley hebben een nieuwe techniek ontwikkeld voor het maken van draagbare sensoren waarmee medische onderzoekers nieuwe ontwerpen veel sneller en tegen veel lagere kosten kunnen prototypen en testen dan bestaande methoden.

De nieuwe techniek vervangt fotolithografie – een uit meerdere stappen bestaand proces dat wordt gebruikt om computerchips in cleanrooms te maken – door een vinylsnijder van $ 200. De nieuwe aanpak verkort de tijd om kleine batches sensoren te maken met bijna 90 procent, terwijl de kosten met bijna 75 procent worden verlaagd, zegt Renxiao Xu, die de techniek ontwikkelde tijdens zijn doctoraat. in werktuigbouwkunde aan Berkeley.

Draagbare sensoren worden vaak door onderzoekers gebruikt om gedurende langere tijd medische gegevens van patiënten te verzamelen. Ze variëren van zelfklevende verbanden op de huid tot rekbare implantaten op organen, en maken gebruik van geavanceerde sensoren om de gezondheid te monitoren of ziekten te diagnosticeren.

Een rekbaar ‘smart mesh’ gemaakt van het twee-mode snijfabricageproces. Dit apparaat zou kunnen worden toegepast bij zweetextractie en -detectie op de huid. (Afbeelding:Peisheng He/UC Berkeley)

Deze apparaten bestaan uit platte draden, interconnects genoemd, maar ook uit sensoren, stroombronnen en antennes om gegevens naar smartphone-apps of andere ontvangers te communiceren. Om volledige functionaliteit te behouden, moeten ze strekken, buigen en draaien met de huid en organen waarop ze zijn gemonteerd - zonder spanningen te genereren die hun circuits in gevaar zouden brengen.

Om flexibiliteit met lage spanning te bereiken, gebruiken ingenieurs een ‘eilandbrug’-structuur. De eilanden herbergen rigide elektronica en sensorcomponenten, zoals commerciële weerstanden, condensatoren en in het laboratorium gesynthetiseerde componenten zoals koolstofnanobuisjes. De bruggen verbinden de eilanden met elkaar. Hun spiraal- en zigzagvormen strekken zich uit als veren om grote vervormingen op te vangen.

In het verleden hebben onderzoekers deze eilandbrugsystemen gebouwd met behulp van fotolithografie, een uit meerdere stappen bestaand proces waarbij licht wordt gebruikt om patronen op halfgeleiderwafels te creëren. Om op deze manier draagbare sensoren te maken, zijn een cleanroom en geavanceerde apparatuur nodig.

De nieuwe techniek is eenvoudiger, sneller en zuiniger, vooral bij het maken van de een tot twintig monsters die medische onderzoekers doorgaans nodig hebben om te testen.

Een beschrijving van de techniek is gepubliceerd in ACS Nano. Xu, die nu bij Apple werkt, en Liwei Lin, hoogleraar werktuigbouwkunde en mededirecteur van het Berkeley Sensor and Actuator Center, waren de hoofdonderzoekers.

Neem voor meer informatie contact op met Sarah Yang op Dit e-mailadres wordt beschermd tegen spambots. U heeft Javascript nodig om het te kunnen zien.; 510-643-6803.