In der Welt der Wearable-Elektronik hat ein Team von Forschern der Purdue University mit einer bahnbrechenden Methode einen Schritt nach vorne gemacht, um tragbare Elektronik zu entwickeln, die den Tragekomfort nicht beeinträchtigt. Diese patentierte Methode vereinfacht nicht nur den Herstellungsprozess, sondern steigert auch die Sensortechnologie erheblich.
Das Problem mit herkömmlichen Wearable-Sensoren
Wearable-Elektronik, die bioinformationen wie Blutdruck, Körpertemperatur und Atemmuster überwacht, ist heute weit verbreitet. Allerdings sind herkömmliche Wearable-Geräte wie Gesundheitsüberwachungssysteme oft starr und unflexibel, was ihren langfristigen Tragekomfort beeinträchtigt. Dies stellt insbesondere bei Anwendungen im militärischen oder medizinischen Bereich eine Herausforderung dar, bei denen Menschen diese Elektronik über längere Zeiträume tragen müssen.
Die Lösung: oxidative chemische Gasphasenabscheidung (oCVD)
Das Forschungsteam unter der Leitung von Sunghwan Lee, Assistenzprofessor für Ingenieurtechnologie am Purdue Polytechnic Institute, setzt auf die oxidative chemische Gasphasenabscheidung (oCVD), um hochleitfähige und mechanisch flexible Polymerfilme zu bilden, die jedes Gewebefaden des Stoffs gleichmäßig beschichten. Diese Polymerfilme, speziell das PEDOT genannte Polymer, kontrollieren die Dicke der Schicht und bewahren dabei die Atmungsaktivität und Flexibilität des Gewebes.
Bewährte Leistung und Flexibilität
Das Team demonstrierte die Effektivität der Methode, indem es den PEDOT-Film direkt auf handelsübliche Einweghandschuhe und Masken aufbrachte, um Sensoren zur Überwachung von Blutdruck und Atemfrequenz zu erstellen. In Biegetests zeigte der aufgedampfte PEDOT-Film eine bemerkenswerte mechanische Flexibilität und Widerstandsfähigkeit gegenüber Biege- und Dehnungsbelastungen, die typisch für tragbare Stoffe sind.
Keine Kompromisse bei der Atmungsaktivität
Ein Atemtest ergab, dass die Luftdurchlässigkeit des Stoffs durch den beschichteten PEDOT-Film nicht beeinträchtigt wurde. Zwischen unbehandeltem Stoff und einem mit oCVD PEDOT beschichteten Stoff gab es keinen signifikanten Unterschied in der Atmungsaktivität. Dies deutet auf die vielseitige Anwendbarkeit von oCVD PEDOT für Wearable-Geräte hin, da die Filmstärke pro Anwendung angepasst werden kann, ohne die Atmungsaktivität zu beeinträchtigen.
Zukunftsausblick und Anwendungsbereiche
Die nächsten Schritte für die Entwicklung dieses Verfahrens beinhalten die Verpackung und drahtlose Überwachung von Gesundheitsinformationen während alltäglicher Aktivitäten. Durch Bluetooth-Verbindungen könnten so Gesundheitsdaten drahtlos überwacht werden, ohne auf die Anwesenheit eines medizinischen Experten angewiesen zu sein.
Die Forschung von Sunghwan Lee und seinem Team wurde durch das Realizing the Digital Enterprise-Programm des Purdue Polytechnic Institute unterstützt. Interessierte Industriepartner, die die Technologie weiterentwickeln möchten, können sich an Will Buchanan unter wdbuchanan@prf.org wenden.
Fazit
Die bahnbrechende Methode der oxidative chemischen Gasphasenabscheidung (oCVD) ermöglicht die Herstellung von flexiblen, atmungsaktiven Wearable-Sensoren, die eine Revolution in der Welt der Wearable-Elektronik darstellen. Diese Technologie verspricht Anwendungen in Bereichen wie Militär und Medizin, in denen Tragekomfort und Langzeitanwendungen entscheidend sind. Mit ihrer Fähigkeit, die Atmungsaktivität zu bewahren, könnte diese Methode den Weg für die nächste Generation von Wearables ebnen.