Высокая растяжимость и деформируемость являются многообещающими свойствами для расширения областей применения гибкой пленочной электроники, включая датчики, исполнительные механизмы и сборщики энергии. В частности, они имеют большой потенциал для приложений, связанных с трехмерными мягкими биологическими образцами, такими как органы и ткани, которые демонстрируют большие и быстрые изменения площади и объема поверхности (например, бьющееся сердце).
Однако обычные растягивающиеся устройства на основе эластомеров требуют большой силы деформации для их растяжения, которая возникает из-за внутренних свойств материала. Это делает невозможным следить за деформацией мягких биологических тканей, тем самым предотвращая естественную деформацию и рост. Для приложений устройств, относящихся к мягким биологическим образцам, чрезвычайно важно уменьшить характеристику силы деформации растягиваемых устройств, чтобы обеспечить низкую инвазивность и безопасность измерений.
Исследовательская группа из отдела инженерии электротехнической и электронной информации и EIIRIS Технологического университета Тоёхаси разработала сверхрастяжимый биозонд с использованием конструкций Киригами.«Чтобы реализовать сверхрастяжимый биозонд с низкой характеристикой силы деформации, мы использовали дизайн Киригами в качестве образца устройства. Замечательная особенность Киригами заключается в том, что жесткие и нерастягивающиеся материалы могут быть более растяжимыми по сравнению с другими растягиваемыми материалами на основе эластомеров. Растяжение механизм основан на изгибе тонкой пленки вне плоскости, а не на растяжении материала, поэтому характеристика деформационного напряжения чрезвычайно низкая по сравнению с характеристиками растягиваемых устройств на основе эластомеров ", — поясняет первый автор статьи. , Кандидат наук. кандидат Юсуке Морикава.
Руководитель исследовательской группы, доцент Такеши Кавано, сказал: «Идея зародилась в моей голове однажды утром, когда я проснулся и увидел, как мой сын играет с Оригами и Киригами. Я видел, как он осознал высокую растяжимость бумаги при создании Киригами. Это заставило меня задуматься, можно ли разработать растяжимую электронику, используя концепцию Киригами.
Удивительно, но наши предварительные исследования париленовых пленок на основе Киригами с помощью технологии микроэлектромеханических систем показали высокую растяжимость 1100%. Кроме того, мы очень рады, что изготовленные биозонды на основе киригами обладают явными преимуществами высокой растяжимости и деформируемости, а также способны регистрировать биологические сигналы с кортикальной поверхности и бьющегося сердца мыши ».Исследовательская группа считает, что биозонды на основе Киригами также можно использовать для исследования тканей и органов, которые демонстрируют зависящие от времени изменения в их поверхности и объеме из-за роста или болезни.
Ожидается, что в конечном итоге это приведет к реализации совершенно нового метода измерения, который может сыграть важную роль в понимании механизмов, управляющих ростом и такими заболеваниями, как болезнь Альцгеймера.