研究圖像。圖片來源：POSTECH

由浦項科技大學（POSTECH）材料科學與工程系的Sei Kwang Hahn教授和Tae Yeon Kim博士領(lǐng)導的研究團隊使用金納米線開發(fā)了一種集成的可穿戴傳感器設(shè)備，可以同時有效地測量和處理兩個生物信號。他們的研究成果發(fā)表在《先進材料》雜志上。

可穿戴設(shè)備有各種形式，如附件和貼片，在檢測物理、化學和電生理信號以進行疾病診斷和管理方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。研究進展集中在設(shè)計能夠同時測量多個生物信號的可穿戴設(shè)備上。

然而，一個主要的挑戰(zhàn)是每個信號測量所需的不同材料，導致接口損壞、復(fù)雜制造和器件穩(wěn)定性降低。此外，這些不同的信號分析需要更多的信號處理系統(tǒng)和算法。

該團隊使用各種形狀的金（Au）納米線解決了這一挑戰(zhàn)。雖然銀（Ag）納米線以其薄、輕盈和導電性而聞名，通常用于可穿戴設(shè)備，但該團隊將它們與金合并在一起。他們通過涂覆銀納米線的外部來開發(fā)塊狀金納米線，從而控制了電偶現(xiàn)象。

隨后，他們通過選擇性地蝕刻鍍金納米線中的銀來制造空心金納米線。塊狀金納米線對溫度變化反應(yīng)靈敏，而空心金納米線對應(yīng)變的微小變化表現(xiàn)出高敏感性。

然后將這些納米線圖案化到由苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯（SEBS）聚合物制成的基板上，無縫集成，無需分離。通過利用兩種類型的金納米線，每種納米線都具有不同的特性，他們設(shè)計了一種能夠測量溫度和應(yīng)變的集成傳感器。

此外，他們還設(shè)計了一個用于信號分析的邏輯電路，利用了在圖案中引入微米級波紋所產(chǎn)生的負規(guī)格因子。這種方法成功創(chuàng)建了一個智能可穿戴設(shè)備系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可以捕獲信號，還可以同時分析信號，所有這些都使用單一的金材料。

該團隊的傳感器在檢測細微的肌肉震顫、識別心跳模式、通過聲帶震顫識別語音以及監(jiān)測體溫變化方面表現(xiàn)出良好的性能。值得注意的是，這些傳感器保持了高穩(wěn)定性，而不會損壞材料界面。它們的柔韌性和良好的拉伸性使它們能夠無縫地貼合彎曲的皮膚。

Sei Kwang Hahn教授表示：“這項研究強調(diào)了開發(fā)能夠分析各種生物信號的未來生物電子學平臺的潛力。他補充說：“我們設(shè)想了包括醫(yī)療保健和集成電子系統(tǒng)在內(nèi)的各個行業(yè)的新前景。