研究报告:4月13日

可洗的电池
英属哥伦比亚大学的研究人员开发了一种可清洗，灵活，可拉伸的电池．

UBC大学应用科学系博士后Ngoc Tan Nguyen博士说:“可穿戴电子产品是一个巨大的市场，可拉伸电池对其发展至关重要。”“然而，到目前为止，可拉伸电池还不能清洗。如果它们要承受日常使用的需求，这是一个必不可少的补充。”

电池的关键成分是锌和二氧化锰，它们被研磨成颗粒，并嵌入可拉伸和生物相容性的聚合物聚苯乙烯-异丁烯-苯乙烯(SIBS)中。

Nguyen说:“我们选择了锌锰电池，因为对于穿戴在皮肤旁边的设备来说，它是一种比锂离子电池更安全的化学物质，锂离子电池破裂时会产生有毒化合物。”

这些聚合物的几层被包裹在同一聚合物的外壳内，形成一个密封和防水密封。

“我们把我们的原型放在家用和商用洗衣机中进行实际的洗衣循环。它们完好无损，功能齐全，这就是我们知道这种电池真正有弹性的原因，”UBC大学的博士生Bahar Iranpour说。该电池能够承受39次清洗循环，并在500次充放电循环后保持75%的容量。

该团队正在努力提高电池的功率输出和循环寿命。他们还希望成本是合理的。UBC大学先进材料和工艺工程实验室主任、电气和计算机工程教授约翰·马登博士说:“所用材料的成本非常低，所以如果大量生产，成本就会很低。”“可穿戴设备需要电力。通过创造一种柔软、可拉伸、可清洗的电池，我们使可穿戴电源变得舒适和方便。”

灵活的光电探测器
佐治亚理工学院的工程师们开发了一种软的，灵活的光电探测器它可以像第二层皮肤一样，在不显着损失电流的情况下，将其拉伸至原始尺寸的200%。它由合成聚合物和弹性体制成，吸收光线产生电流。

Canek Fuentes-Hernandez曾在乔治亚理工学院电气与计算机工程学院工作，现在是波士顿东北大学电气与计算机工程副教授，他说:“想想橡皮筋或像人类皮肤一样柔软可拉伸的东西，但又具有与固体或刚性半导体类似的电气半导体特性。”“我们已经证明，你可以将可拉伸性构建到半导体中，以保持检测比用于室内照明的灯泡产生的亮度约为几亿倍所需的电性能。”

“电子设备通常非常脆弱，这对于在刚性基底上制造的传统设备来说是可以接受的。但一旦你使用软基板，这就成了一个问题，”乔治亚理工学院机械工程学院教授奥利维尔·皮埃龙(Olivier Pierron)说。

研究人员测试了材料的可靠性，逐渐增加它，直到500纳米厚度的样品工作。

“它仍然非常薄。在干燥的条件下，它会崩溃。我们不得不使用一个蓄水池来保持它的形状，”Kyungjin Kim说，他当时是乔治亚理工学院机械工程系的博士生，现在是康涅狄格大学机械工程系的助理教授。

水就像保鲜膜一样，使薄膜保持不变，不会破碎或变形，使研究人员能够拉伸材料并测量其机械性能。

为了测试在照明下设备发出的电信号，必须在设备上嵌入电子端子，而且这些电子端子必须是可变形的。“制造可拉伸电子终端本身就是一项重大挑战，”费利佩·安德烈斯·拉瑞恩(Felipe Andres Larrain)说，他当时是佐治亚理工学院的ECE博士研究生，现在是智利阿道夫Ibáñez大学的助理教授。

其中一个应用将是医疗可穿戴设备，其中灵活和一致的传感器可以减少由运动引起的运动伪影。亚特兰大生物传感器初创公司赫胥黎医疗(Huxley Medical)的项目经理加布里埃尔·坎(Gabriel Cahn)最近从佐治亚理工学院(Georgia Tech)毕业，获得柔性电子学博士学位，他指出:“到处移动会极大地影响收集到的数据的可用性，但能够在身体上重新定位设备，以减少或消除运动工件是一件重要的事情。”“拥有可以弯曲、扭曲、弯曲、适应非平面并随身体移动的电子设备，将使你能够将这些传感器放置在更有利的位置，以收集生物特征数据。在帮助诊断或监测现有医学疾病方面，它将更加有用。”

该团队还认为它可以应用于可穿戴设备之外的健康监测，比如机器人和植入物。Kim说:“这种软设备也可能对生物电子应用的植入式电子设备有吸引力，因为它的接口符合柔软的生物组织的动态运动，减少了异物反应。”

马这套
来自普渡大学的生物医学工程师和兽医开发了一种马雨衣可以通过蓝牙远程监控马的心脏、呼吸和肌肉系统。

滑套是一种轻便、贴身的服装，通常用于在表演前保护马的皮毛，防止毛毯摩擦。该团队为实验改编了一个现成的版本。

普渡大学韦尔登生物医学工程学院生物医学工程副教授Chi Hwan Lee说，该团队开发了一种双体系喷雾和技术，可以直接将预先编程的功能纳米材料模式嵌入到油布织物中，从而为油布添加电子纺织功能。通过使用现有的服装，电子纺织品可以利用现有的人体工程学设计，达到商业级别的耐穿性、舒适性、透气性和机洗性。

研究人员观察了一匹马的心脏、呼吸和肌肉测试，并通过特制的马用滑布上的蓝牙技术，在笔记本电脑上捕捉到马的生命体征。(来源:普渡大学图片/丽贝卡·麦克尔霍)

他说:“这些特别设计的电子纺织品可以舒适地贴合人类或大型动物在活动条件下的身体，以极其轻微的方式收集皮肤上的生物信号，如胸部的心脏活动、四肢的肌肉活动、腹部的呼吸频率或其他生命体征。”“我们的技术将极大地扩展电子纺织品在临床环境中的应用。”

该小组正在努力对患有慢性病或在兽医重症监护室接受治疗的马进行24小时不间断监测。

“我们相信我们的技术将有助于慢性疾病的诊断或管理，”李说。“在流动条件下进行远程健康监测对农场和家庭动物很有用，因为它可能会最大限度地减少诊所就诊次数，特别是在农村地区。它还可以提高远距离管理大量农场/家庭动物的效率，甚至可以在夜间管理。”

其中一个应用是监测严重的马哮喘，研究人员说，这种疾病影响了14%的成年马。普渡大学兽医学院的大型动物内科教授Laurent Couëtil说:“持续监测可以在疾病严重之前早期发现疾病恶化，从而有机会将其扼杀在萌芽状态。”“远程监控为向兽医发送重要信息提供了可能，以帮助做出及时和明智的治疗决定。”

研究人员已经申请了这项技术的专利。除了其他大型动物的版本外，他们还计划开发一种供人类使用的版本。