電子皮膚新進展:材料加熱、加濕處理 提高250倍導電度

2020/12/11
電子皮膚新進展:材料加熱、加濕處理 提高250倍導電度
近日,韓國大邱慶北科學技術院(DGIST)的科學家,開發出一項創新的「電子皮膚」技術,能將目前備受關注的電子皮膚材料「PEDOT:PSS」導電性提高250倍。該研究已於10月發表,並將登於明年1月出刊

編譯/巫芝岳

近日,韓國大邱慶北科學技術院(DGIST)的科學家,開發出一項創新的「電子皮膚」技術,能將目前備受關注的電子皮膚材料「PEDOT:PSS」導電性提高250倍。該研究已於10月發表,並將登於明年1月出刊的國際期刊《Biosensors and Bioelectronics》。

PEDOT:PSS是目前可商業化生產的導電高分子材料中,唯一在導電率、安定性和透明度,都能與「ITO透明導電膜」競爭的材料,且由於生產成本更低、生物相容性高,近年已成為該領域積極研發的重點方向。

DGIST的研究人員則將這項材料進行改良,透過改變材料的濕度和溫度,大幅提高其導電性。

這支由DGIST新興材料科學系教授Sungwong Lee率領的團隊發現,若將PEDOT:PSS材料置於80%的濕度,並加熱超過攝氏60度,便會使材料內部結構發生變化,進而增加其導電能力。

PEDOT:PSS是由非水溶性的導電分子PEDOT,和水溶性的絕緣分子PSS組合而成;研究人員發現,若提高該薄膜的濕度,水分會將兩種分子分開,而加熱則會延展PEDOT的分子鏈,增加材料整體的結晶性,並可將其導電度從每公分0.495西門子(0.495 S/cm),提高到125.367 S/cm

研究團隊接著用這種改良過的材料製作電極,發現它在暴露於空氣、高溫環境,或是被彎曲和拉伸時,都仍能穩定導電;此外,將電極塗佈在用於監測關節運動、皮膚溫度和心電的電子皮膚設備上,仍能夠很好的運作。

不過團隊也表示,該材料仍會進行進一步的改良,像是他們也發現,若加入酸來處理PEDOT:PSS,可將導電度提高至2,244 S/cm

電子皮膚是指利用軟性的電極材料,所製作的柔韌、可拉伸,甚至有自我修復能力的電子產品,可模仿動物皮膚的功能,應用在義肢、機器人、心電圖貼片等產品中;而ITO透明導電膜現今已廣泛應用在手機、電腦、觸控式螢幕、電致變色玻璃等產品。

參考資料:

1. 論文原文:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566320307053?via%3Dihub

2. https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201210145746.htm