研究人员发明无芯片无线“电子皮肤”

该设备能够发送与脉搏、汗液和紫外线照射相关的信号，而不需要使用笨重的芯片或电池。

该团队的传感器设计是一种电子皮肤，或称“电子皮肤”——一种柔韧的半导体薄膜，能像电子透明胶带一样贴合皮肤。传感器的核心是一层超薄的氮化镓薄膜，这种材料既能在机械应变下产生电信号，又能在电脉冲下产生机械振动。

该研究团队的设计在杂志上有详细介绍科学,利用氮化镓的双向压电特性，既能感知健康指标，又能通过无线通信将信息发送到外部设备。

目前，大多数无线传感器通过嵌入式蓝牙芯片进行通信，这些芯片由小电池供电。然而，随着健康追踪可穿戴设备越来越受欢迎，科学家们一直在寻找设计下一代传感器的方法，这些传感器将采用更小、更薄、更灵活的形式。

麻省理工学院工程师的新设计不需要机载芯片或电池。

该研究的作者Jeehwan Kim说:“芯片需要大量的电力，但我们的设备可以使系统非常轻，而不需要任何耗电的芯片。”“你可以把它像绷带一样绑在身上，再配上手机上的无线阅读器，就可以无线监测你的脉搏、汗液和其他生物信号。”

研究人员假设，附着在皮肤上的氮化镓传感器将有其固有的“共振”振动或频率，压电材料将其转换为电信号。皮肤状况的任何变化，比如心跳加速，都会影响传感器的机械振动，以及它自动传输的电信号。

“如果脉搏有任何变化，或者汗液中的化学物质，甚至皮肤暴露在紫外线下，所有这些活动都可以改变氮化镓薄膜表面声波的模式，”Kim指出。“我们的胶片灵敏度很高，可以检测到这些变化。”

为了验证他们的想法，研究人员制作了一层纯净的高质量氮化镓薄膜，并将其与一层黄金搭配以增强电信号。他们认为氮化镓和金是电子皮肤的样本，测量结果只有250纳米厚，大约是人类头发宽度的1 / 100。

科学家们将这种新型电子皮肤放在志愿者的手腕和脖子上，并使用一种简单的天线来无线记录设备的频率，而无需物理接触传感器本身。研究小组还将该设备与一层薄薄的离子传感膜搭配在一起，当志愿者拿着热垫开始出汗时，它可以感知钠水平的变化。

研究结果表明，该设备足够灵敏，可以对志愿者的心跳和汗液中的盐做出响应，材料的振动产生的电信号可以被天线读取。

这一发现可能是迈向无芯片无线传感器的第一步，研究人员表示，他们设想目前的设备可以与其他选择性膜配对，以监测其他重要的生物标记物，例如葡萄糖或皮质醇与压力水平有关。