Наклейте мне мобильник: «Эпидермальная электроника»

Подобное было б невозможно без заметного прогресса, который сделан в последние годы в области гибкой электроники. Как правило, подобные компоненты получают, либо отпечатывая тонкую микросхему на эластичной подложке, либо — что сложнее, но и эффективнее — создавая ее саму из эластичных материалов. Например, органические проводники (читайте: «Гибкая эра») или углеродные нанотрубки. Последний вариант особенно интересен. Например, несколько лет назад японские разработчики продемонстрировали проводящий материал, представляющий нечто вроде сетки из нанотрубок — при этом он может растягиваться более чем на треть от обычной своей длины.

Впрочем, ни один из имеющихся подходов не позволяет создать ничего столь же упругого и эластичного, как наша собственная кожа. Поэтому недавно американские материаловеды во главе с Джоном Роджерсом (John Rogers) совместно с коллегами из Сингапура и Китая предложили новый подход к созданию электронных устройств, механические свойства которых сравнимы с таковыми человеческой кожи. Это — «эпидермальные» электронные устройства, которые наносятся прямо на кожу на манер временной наклеивающейся татуировки, закрепляясь водой. Медицинские датчики, МР3-плееры или мобильные телефоны можно — в принципе, что угодно.

Вообще, Роджерс и его команда уже известны нашим читателям своими экзотическими идеями — вшиваемыми светодиодами («Свет под кожей») или имплантатами на основе шелка («К внедрению готов»). На сей раз авторы поддержали свое реноме: «Кожа — одно из наиболее естественных мест для интеграции электроники, — говорит Роджерс, — Это крупнейший орган нашего тела, это основной источник информации и интерфейс для взаимодействия с окружающим миром».

Нанесение микросхем на кожу стало возможным благодаря прогрессу сразу в нескольких областях. Во-первых, Роджерс со своей группой занялись миниатюризацией электронных компонентов: сегодня они могут получать плоские диоды, транзисторы и т. д. столь плоские, что они не сильно отличаются от естественных неровностей кожи. Во-вторых, был получен прозрачный эластичные материал подложки, плотность и упругость которого максимально близки к таковым у кожи. Он легко прилипает к ней, прекрасно и незаметно держится до суток и более. В-третьих, было проделано сложное компьютерное моделирование для поиска оптимального расстояния между проводниками и компонентами: ведь если расположить их слишком плотно, устройство потеряет гибкость и будет легко отслаиваться от кожи.

Лишь затем авторы приступили непосредственно к созданию первых таких устройств. Одно из них — размерами примерно с почтовую марку — наносится на грудь и позволяет снимать электрическую активность сердца, передавая эти данные на электрокардиограф. По словам ученых, работала микросхема не намного хуже традиционных больших электродов с гелем и пластырем, удерживающим их на коже. Кроме того, было создано устройство с микрофоном, наклеенное на горло и передающее сигнал на компьютер, после чего программа распознавала базовые речевые команды — «вверх», «вниз», «налево» и «направо». Теоретически, такой гаджет может дать людям с ограниченной подвижностью возможность пользоваться компьютером и управлять другими устройствами.

Роджерс с коллегами продемонстрировал отдельно и другие возможные решения для «эпидермальной электроники», включая нанесенные на кожу солнечные батареи. В самом деле, перспективы — безграничны.

По публикации ScienceNOW