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香港城市大学于欣格副教授团队在研制出适用于可穿戴集成电路的三维液体二极管
2024/04/25
图 (a)基于三维液体二极管的柔性透气集成电路原理示意图;
(b)三维液体二极管的流体动力学仿真
在国家自然科学基金项目(批准号:62122002)等资助下,香港城市大学于欣格副教授团队在柔性、透气可穿戴集成电子器件方面取得进展。研究成果以“一种适用于柔性、集成透气电子的三维液体二极管(A three-dimensional liquid diode for soft, integrated permeable electronics)”为题,于2024年3月27日在线发表于《自然》(Nature)。论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-024-07161-1。
器件-皮肤界面稳定性是决定可穿戴电子设备长期、精准信号监测的重要因素。有限的透气、透汗性导致汗液累积,不仅造成用户热生理不适,更会破坏器件-皮肤界面,严重降低柔性传感器的检测精度。如何实现高集成可穿戴电子的透气、透汗性是该领域亟需攻克的难题。
于欣格团队受自然界生物(猪笼草)特殊表面上液体自发输运现象的启发,设计了一种使液体在三维尺度上进行自发、定向输运的结构,称为三维液体二极管。基于流体自发输运理论分析模型及表面张力调控机制,他们采用选择性等离子体处理手段实现了汗液的垂直输运,同时构建了超亲水微纳结构实现了液体的横向导通,使液体输运速率超过人体正常排汗速率的4000倍。基于此技术,团队开发了一套高透气、透汗的柔性集成电子设备,实现了在日常活动和运动状态下长达七天的连续、精准心电检测。
项目研究工作显著提升了柔性电子在长期服役中的监测精度、稳定性及用户舒适性,为研发临床监护、长期健康监测的可穿戴设备提供了新策略。
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