Цивилизация
Международная группа исследователей из США, Китая и Сингапура разработала электронное устройство, которое можно накладывать на кожу наподобие временной татуировки или сверхтонкого пластыря, чтобы контролировать с его помощью пульс, кровяное давление, активность головного мозга и пр. Работа, посвященная изобретению, опубликована в журнале Science. Помимо чисто прикладного значения этой работы,
она представляет собой очень серьезный прорыв в развитии сверхтонкой электроники, который в будущем сможет кардинально изменить нашу жизнь.
Электроника, которую можно растягивать и как угодно изгибать, – новое направление, которому отроду всего несколько лет. Одни исследователи разрабатывают способы записи электронных схем на уже существующие материалы, другие работают над тем, как сделать эластичными сами электронные схемы. Так, уже в 2008 году был разработан проводящий материал, напоминающий ткань ажурного чулка и способный растягиваться на 30 процентов. Однако до сих пор никому не удавалось создать электронный материал, который по эластичности мог бы сравниться с человеческой кожей и, интегрируя тем самым кожу и электронику, дать рождение кожной электронике — накожным медицинским датчикам, плеерам, мобильным телефонам, компьютерам, средствам дистанционного управления.
Теперь этот рубеж пройден.
Разработан материал, резиновый «эластомер», способный изгибаться и растягиваться, точно отслеживая все складки и неровности кожи.
Разработана также электроника, позволяющая активным элементам схемы – транзисторам, диодам и т. п. – работать внутри этого материала, не увеличивая его жесткости и не приводя тем самым к его разрушению. Пленка эластомера толщиной с человеческий волос накладывается на любой участок кожи и держится на ней слабыми контактами – так называемыми силами Ван-дер-Ваальса, которые существуют между молекулами. Пленка может работать без перерыва более 24 часов, а при необходимости ее можно смыть обычной водой.
В одном из экспериментов с эластомером
ученые изготовили из него устройство размером с почтовую марку и, прикрепив его на грудь добровольца, смогли отслеживать идущие от сердца сигналы.
Устройство фиксировало электрокардиограмму так же точно и надежно, как больничная техника с ее громоздкостью, гелями, пластырями и прочими неудобствами, связанным с этой процедурой. В другом эксперименте ученые наложили на горло добровольца эластомерную схему, содержащую микрофон, который передавал сигналы компьютеру. Компьютер смог надежно распознать четыре слова, сказанные добровольцем: «вверх», «вниз», «вперед» и «назад». Ученые продемонстрировали и другие возможности «кожной» электроники.
Приборы из эластомера смогут получать энергию, например, от фотоэлементов, освободившись таким образом от необходимости во внешнем источнике питания, и без всяких антенн передавать на базовую станцию сигналы от тела. Ученые надеются, что в будущем их технология сможет отслеживать ход течения болезни, наблюдая за самыми различными и сегодня недоступными для постоянной регистрации процессами, проходящими в организме, за движением ферментов и антител. Фактически, утверждают они, их работа снимает грань, разделяющую биологию и электронику.