智能穿戴

蠶絲為物聯網穿戴式傳感器理想材料 提升導電性為首要目標

2025China.cn   2017年08月31日

  蠶絲能改善物聯網穿戴式身體傳感器的靈敏度與彈性,有潛力成為理想制造材料。法新社

 

  從智能襪(Smart Socks)到健身衣,配備傳感器(Sensor)能監測人體健康狀態的服裝日益受到歡迎,科學家正研究以蠶絲取代半導體,作為制造物聯網穿戴式傳感器的材料。其中一個可預見的可能性,是作為一個整合的無線系統,讓醫師能更容易的從遠程監測病患,以便比以往更快速的針對病患的醫療需求進行處置。

  據ScienceDaily報導,北京清華大學研究團隊,于2017年8月下在第254屆美國化學學會(ACS)年會上報告其實驗工作,目標為以蠶絲為材料,制造靈敏度與彈性更高的穿戴式身體傳感器。根據初步的結果,研究人員希望能進一步找到方法,建立由納米發電機(Nano-generator)驅動,以蠶絲為材料、可自主運作的一組整合的傳感器。

  穿戴式身體傳感器已成為最新的必備科技,有極大的發展潛力。不過半導體制品先天上有延展性與彈性不佳的限制,尤其在制作穿戴式身體傳感器時,無法兼顧靈敏度與延展性。

  而蠶絲強度勝過鋼鐵,彈性比尼龍(Nylon)更佳,具備生物兼容性(Biocompatible)且質輕,有機會作為發展新一代高靈敏度且延展性佳的多用途穿戴式傳感器的理想材料,用于實時監測各種身體功能。

  研究團隊表示,目前蠶絲傳感器有極大的發展潛力,并暗示有可能應用于建立能感測觸碰、溫度或濕度,甚至分辨不同人聲的更逼真的機器人。不過蠶絲的導電性不佳,研究人員為了解決此一關鍵問題,進行各種測試,希望找出能提升蠶絲的導電性,達到足以應用于身體感測裝置的程度。

  研究人員嘗試的第一個方式是將蠶絲置于華氏1,112~5,432度的惰性氣體環境中,藉此讓蠶絲充滿氮摻雜碳(N-doped Carbon)及一些石墨化的粒子,而具有導電性。研究人員便運用這些具導電性的蠶絲,開發了壓力傳感器、能同時測量壓力與溫度的雙模(Dual-mode)傳感器,以及測量力(Force)變化的應變(Strain)傳感器。

  研究人員嘗試的第二種方式是以石墨烯(Graphene)或納米碳管(Carbon Nanotube)混入蠶絲,產出蠶絲當中自然的包含了部分的納米粒子,但截至目前為止,尚無法以這種方式產生能導電的蠶絲,不過研究人員仍未放棄實驗,希望最終能以此一方式成功生產能導電的蠶絲。

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