Flaster je pun umjetnih znojnih kanala, nalik porama u ljudskoj koži, urezanih u ultratanke slojeve materijala. Pore ​​perforiraju flaster u uzorku sličnom kirigamiju, varijaciji origamija kod koje se papir savija i reže škarama. Takav dizajn osigurava da znoj prolazi kroz flaster, sprječavajući iritaciju kože i oštećenja ugrađenih senzora.

Prednosti kirigami dizajna

Kirigami dizajn pomaže da se flaster prilagodi ljudskoj koži dok se isteže i savija. Ova fleksibilnost, uparena sa sposobnošću materijala da podnosi znoj, omogućuje mu nadgledanje zdravlja osobe tijekom duljih razdoblja, što nije bilo moguće s prethodnim dizajnom "e-kože". Rezultati objavljeni u časopisu Science Advances

"Ovaj prilagodljivi, prozračni flaster ne nakuplja znoj, ne prikuplja pogrešne informacije niti se odljepljuje s kože", pojašnjava Jeehwan Kim, izvanredni profesor strojarstva na MIT-u. "Sad možemo koristiti nosive senzore sposobne za stalni nadzor."

Kimova istraživačka grupa specijalizirala se za izradu fleksibilnih poluvodičkih filmova. Oni su pioniri tehnike daljinske epitaksije. Ona uključuje uzgoj ultratankih, visokokvalitetnih poluvodičkih filmova na oblatnama na visokoj temperaturi i selektivno odljepljivanje filmova koje kombiniraju i slagati u slojeve s kojima stvaraju ultra tanke i fleksibilne senzore.

Problem je bio kako izbjeći neželjene posljedice znojenja. Većina eksperimentalnih dizajna ugrađuje senzore u ljepljive, nedovoljno prozračne materijale na bazi polimera. Ostali koriste tkana nano vlakana koja propuštaju zrak, ali ne i znoj. 

"Između e-kože i ljudske kože može se nakupiti znoj, što može uzrokovati oštećenje kože i neispravnost senzora", kaže Kim. "Stoga smo pokušali riješiti ova dva problema istovremeno, dopuštajući da se znoj prožima kroz elektroničku kožu."

Otporna na napore i ljutu hranu

Istraživači su odlučili izraditi umjetne znojne kanale u elektroničkoj koži i tako napraviti visokopropusne puteve kojima će otjecati znoj. Otkrili su da mogu povećati snagu i fleksibilnost uzorka rupe rezanjem tankih kanala između svake rupe. Kad se ureže u materijal, ovaj uzorak stvara rastezljiv efekt nalik kirigamiju.

Potom su izradili elektroničku kožu od više funkcionalnih slojeva, s porama u obliku šara. Slojevi se sastoje od niza senzora s poluvodičkim uzorkom za praćenje temperature, hidratacije, izlaganja ultraljubičastom zračenju i mehaničkog naprezanja. Ovaj niz nalazi se između dva tanka zaštitna filma prekrivenih polimernim ljepilom.Tako su dobili e-kožu koja je poput ljudske; vrlo rastezljiva i mekana, a znoj prolazi kroz nju. 

Ova e-koža pouzdano mjeri temperaturu, razinu hidratacije, izloženost UV zračenju i puls, čak i tijekom aktivnosti koje izazivaju znoj, poput pola sata trčanja na traci i konzumiranja začinjenog obroka.

Kim sad planira poboljšati snagu i trajnost dizajna. Iako je ultra tanka vrpca zahvaljujući kirigami uzorku vrlo prilagodljiva i propušta znoj, upravo je taj uzorak čini prilično osjetljivom na trenje. Poboljšati elastičnost elektroničke kože njihov je sljedeći zadatak.