Dengan desain baru, perangkat elektronik yang dapat direnggangkan bekerja lebih baik di bawah tekanan
Semiconductor

Dengan desain baru, perangkat elektronik yang dapat direnggangkan bekerja lebih baik di bawah tekanan


Desain PME baru membuat elektronik yang dapat direnggangkan lebih stabil saat berubah bentuk, yang dapat mengarah ke sensor generasi berikutnya untuk aplikasi perawatan kesehatan. Kredit: Foto milik Wang Group

Tubuh kita mengirimkan sejumlah besar sinyal — bahan kimia, pulsa listrik, perpindahan mekanis — yang dapat memberikan banyak informasi tentang kesehatan kita.

Tetapi sensor elektronik yang dapat mendeteksi sinyal-sinyal ini sering kali terbuat dari bahan anorganik yang rapuh yang mencegahnya meregang dan menekuk pada kulit atau di dalam tubuh kita.

Kemajuan teknologi baru-baru ini telah memungkinkan sensor yang dapat diregangkan, tetapi perubahan bentuknya dapat memengaruhi data yang dihasilkan, dan banyak sensor tidak dapat mengumpulkan dan memproses sinyal tubuh yang paling redup.

Desain sensor baru dari Pritzker School of Molecular Engineering (PME) di University of Chicago membantu memecahkan masalah tersebut. Dengan menggabungkan bahan berpola yang mengoptimalkan distribusi regangan di antara transistor, para peneliti telah menciptakan elektronik yang dapat diregangkan yang tidak terlalu terganggu oleh deformasi. Mereka juga menciptakan beberapa elemen sirkuit dengan desain, yang dapat menghasilkan lebih banyak jenis elektronik yang dapat direnggangkan.

Hasilnya dipublikasikan di jurnal Nature Electronics. Asst. Prof Sihong Wang, yang memimpin penelitian, telah menguji rancangannya sebagai alat diagnostik untuk amyotrophic lateral sclerosis, penyakit sistem saraf yang menyebabkan hilangnya kendali otot.

“Kami ingin mengembangkan jenis elektronik baru yang dapat berintegrasi dengan tubuh manusia,” katanya. “Desain baru ini memungkinkan elektronik meregang tanpa mengorbankan data dan pada akhirnya dapat membantu mengarahkan kita ke pendekatan di luar klinik untuk memantau kesehatan kita.”

Mendesain pola kekakuan

Untuk mendesain elektronika, peneliti menggunakan konsep distribusi regangan berpola. Saat membuat transistor, mereka menggunakan substrat yang terbuat dari elastomer, polimer elastis. Mereka memvariasikan kepadatan lapisan elastomer, yang berarti beberapa tetap lebih lembut, sementara yang lain lebih kaku namun masih elastis. Lapisan yang lebih kaku — disebut “elastiff” oleh para peneliti — digunakan untuk area elektronik aktif.

Dengan desain baru, perangkat elektronik yang dapat direnggangkan bekerja lebih baik di bawah tekanan

Tampilan desain dari dekat, yang memungkinkan elektronik meregang tanpa mengorbankan data. Kredit: Foto milik Wang Group

Hasilnya adalah susunan transistor yang memiliki kinerja kelistrikan yang hampir sama ketika direntangkan dan ditekuk seperti ketika tidak berbentuk. Faktanya, mereka memiliki variasi kinerja kurang dari 5 persen saat diregangkan dengan ketegangan hingga 100 persen.

Mereka juga menggunakan konsep tersebut untuk merancang dan membuat bagian sirkuit lainnya, termasuk gerbang NOR, osilator cincin, dan amplifier. Gerbang NOR digunakan dalam sirkuit digital, sedangkan osilator cincin digunakan dalam teknologi identifikasi frekuensi radio (RFID). Dengan membuat bagian-bagian ini berhasil merenggang, para peneliti dapat membuat elektronik yang lebih kompleks.

Amplifier yang dapat direnggangkan yang mereka kembangkan adalah salah satu sirkuit mirip kulit pertama yang mampu memperkuat sinyal elektrofisiologis yang lemah — hingga beberapa milivolt. Itu penting untuk merasakan sinyal tubuh yang paling lemah, seperti sinyal dari otot.

“Sekarang kami tidak hanya dapat mengumpulkan sinyal, kami juga dapat memproses dan memperkuatnya langsung di kulit,” kata Wang. “Itu adalah langkah yang sangat penting untuk masa depan penginderaan elektrofisiologis, ketika kita dapat merasakan sinyal secara terus menerus.”

Alat diagnostik baru yang potensial

Wang sudah bekerja sama dengan seorang dokter untuk menguji desainnya sebagai alat diagnosis ALS. Dengan mengukur sinyal dari otot, para peneliti berharap dapat mendiagnosis penyakit dengan lebih baik sekaligus mendapatkan pengetahuan tentang bagaimana penyakit tersebut memengaruhi tubuh.

Mereka juga berharap dapat menguji desain mereka dalam elektronik yang dapat ditanamkan di dalam tubuh dan membuat sensor untuk semua jenis sinyal tubuh.

“Dengan desain yang maju, banyak hal yang sebelumnya tidak mungkin sekarang bisa dilakukan,” kata Wang. “Kami berharap tidak hanya membantu mereka yang membutuhkan, tetapi juga mengambil pemantauan kesehatan dari klinik, sehingga pasien dapat memantau sinyal mereka sendiri dalam kehidupan sehari-hari.”


Substrat penghilang stres membantu OLED meregang secara dua dimensi


Informasi lebih lanjut:
Weichen Wang dkk, Transistor dan sirkuit yang dapat diregangkan secara intrinsik tidak sensitif regangan, Nature Electronics (2021). DOI: 10.1038 / s41928-020-00525-1

Disediakan oleh University of Chicago

Kutipan: Dengan desain baru, perangkat elektronik yang dapat direntangkan bekerja lebih baik di bawah tekanan (2021, 25 Januari) diambil 25 Januari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-01-stretchable-electronics-strain.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : http://54.248.59.145/