得益于无线技术，可穿戴传感器无处不在，该技术使人的葡萄糖浓度、血压、心率和活动水平能够从传感器无缝传输到智能手机以进行进一步分析。
如今，大多数无线传感器通过嵌入式蓝牙芯片进行通信，这些芯片本身由小型电池供电。但是这些传统的芯片和电源对于下一代传感器来说可能太笨重了，下一代传感器正在采用更小、更薄、更灵活的形式。
现在，麻省理工学院的工程师设计了一种新型可穿戴传感器，无需板载芯片或电池即可进行无线通信。他们的设计今天在《科学》杂志上进行了详细介绍，为无芯片无线传感器开辟了道路。
该团队的传感器设计是一种电子皮肤或“e-skin”——一种像电子透明胶带一样贴合皮肤的柔性半导体薄膜。传感器的核心是超薄、高质量的氮化镓薄膜，这种材料以其压电特性而闻名，这意味着它既可以响应机械应变产生电信号，又可以响应电脉冲产生机械振动。
研究人员发现他们可以利用氮化镓的双向压电特性，并将该材料同时用于传感和无线通信。
在他们的新研究中，该团队生产了纯净的单晶氮化镓样品，并将其与金导电层配对，以增强任何传入或传出的电信号。他们表明，该设备足够灵敏，可以根据人的心跳以及汗液中的盐分进行振动，并且该材料的振动会产生可以被附近的接收器读取的电信号。通过这种方式，该设备能够无线传输传感信息，而无需芯片或电池。
该研究的通讯作者、机械工程和材料科学与工程副教授 Jeehwan Kim 说：“芯片需要大量电力，但我们的设备可以使系统非常轻巧，而无需任何耗电的芯片。”和电子研究实验室的首席研究员。“你可以把它像绷带一样贴在身上，与手机上的无线阅读器配对，就可以无线监测你的脉搏、汗水和其他生物信号。”
Kim 的合著者包括第一作者和前麻省理工学院博士后 Yeongin Kim，他现在是辛辛那提大学的助理教授；韩国化妆品公司 AMOREPACIFIC 的共同通讯作者 Jiyeon Han，这有助于推动当前的工作；麻省理工学院 Kim 研究小组的成员；和弗吉尼亚大学、圣路易斯华盛顿大学以及韩国多个机构的其他合作者。
纯共振
Jeehwan Kim 的团队之前开发了一种称为远程外延的技术，他们已使用该技术从涂有石墨烯的晶片上快速生长和剥离超薄、高质量的半导体。利用这种技术，他们制造并探索了各种柔性、多功能的电子薄膜。
在他们的新研究中，工程师们使用相同的技术剥离了氮化镓的超薄单晶薄膜，这种薄膜以其纯净、无缺陷的形式是一种高度敏感的压电材料。
该团队希望使用纯氮化镓薄膜作为表面声波的传感器和无线通信器，表面声波本质上是薄膜上的振动。这些波的模式可以表明一个人的心率，或者更微妙地表明皮肤上某些化合物的存在，例如汗液中的盐分。
研究人员假设，附着在皮肤上的氮化镓传感器将具有其自身固有的“共振”振动或频率，压电材料会同时将其转换为电信号，无线接收器可以记录该频率。皮肤状况的任何变化，例如心率加快，都会影响传感器的机械振动，以及它自动传输到接收器的电信号。
“如果脉搏、汗液中的化学物质，甚至皮肤受到紫外线照射有任何变化，所有这些活动都会改变氮化镓薄膜上的表面声波模式，”Yeongin Kim 指出。“而且我们胶片的灵敏度非常高，可以检测到这些变化。”
波传输
为了验证他们的想法，研究人员制作了一层纯优质氮化镓薄膜，并将其与一层金配对以增强电信号。他们以重复哑铃的形式沉积黄金——一种格子状的结构，为通常刚性的金属赋予了一定的柔韧性。他们认为是电子皮肤样本的氮化镓和金的厚度仅为 250 纳米，比人类头发的宽度薄约 100 倍。
他们将新的电子皮肤放在志愿者的手腕和脖子上，并使用放在附近的简单天线无线记录设备的频率，而无需物理接触传感器本身。该设备能够感应并无线传输志愿者皮肤上氮化镓表面声波与心率相关的变化。
该团队还将该设备与薄离子传感膜配对 - 一种选择性吸引目标离子的材料，在这种情况下是钠。通过这种增强功能，该设备可以感应并无线传输变化的钠含量，因为志愿者握住热垫并开始出汗。
研究人员将他们的结果视为迈向无芯片无线传感器的第一步，他们设想当前的设备可以与其他选择性膜配对以监测其他重要的生物标志物。
“我们展示了钠传感，但如果你改变传感膜，你可以检测到任何目标生物标志物，如葡萄糖或与压力水平相关的皮质醇，”合著者和麻省理工学院博士后 Jun Min Suh 说。“这是一个多功能的平台。”
参考链接：Engineers fabricate a chip-free, wireless electronic “skin”；Demi Xia编译
-
微信扫一扫
一键转发 -
最前沿的电子设计资讯
请关注“电子技术设计微信公众号”
- 用水泥和炭黑制造储能超级电容器 一项新的研究表明，人类最普遍的两种历史材料，水泥和炭黑（类似于非常细的木炭），可能会成为新型低成本储能系统的基础。该技术可以在可再生能源供应出现波动的情况下使能源网络保持稳定，从而促进太阳能、风能和潮汐能等可再生能源的使用。
- 一种用于电路板回收的新基材：遇水能溶 英国的Jiva Materials公司开发了一种新型的PCB基材Soluboard，这种基材是由天然纤维包裹在一种无卤的聚合物中制成的，与行业内经常使用的FR-4基材不同，这种材料只要在90摄氏度左右的热水中浸泡30分钟，就可以分层溶解···
- 美国公司声称发现室温超导材料，被授予了高于室温的第二 位于美国佛罗伦萨州的Taj Quantum的公司在社交媒体宣布，被授予了高于室温的第二类超导体专利。据称，这种独特的 II 型超导体（专利号：17249094）可在较宽的温度范围内工作，包括远高于室温的温度，从约 -100° F (-73° C) 到约 302° F (150° C) - 这是一种特性这在超导体世界中并不常见。
- 机器人版的ChatGPT，谷歌新模型泛化能力大幅提高 7月28日，Google DeepMind宣布以训练AI聊天机器人的方式训练了一款全新的机器人模型Robotic Transformer 2(RT-2)，这是一种新颖的视觉-语言-动作(VLA)模型，可以从网络和机器人数据中学习，并将这些知识转化为机器人控制的通用指令。
- 俄罗斯“贝加尔湖”基准测试对比英特尔和华为芯片，惨败 俄罗斯服务器处理器 Baikal-S 的开发人员将其性能与美国和中国的同类芯片进行了比较。涉及六个流行指标。
- 英伟达惨遭背刺，这个SDK让AMD平台也能运行CUDA 近日，AMD正式推出了HIP SDK，这是ROCm生态系统的一部分，基于开源ROCm解决方案，HIP SDK使消费者可以在各类GPU上运行CUDA应用，为专业和消费级GPU提供CUDA支持。
- 麻省理工发现新型量子磁铁释放电子潜力 研究人员发现了如何控制异常霍尔效应和贝里曲率来制造用于计算机、机器人和传感器的柔性量子磁体。
- 电池能用三十年？美国Ener Venue称推出革命性电池技术 三元锂离子电池的理论寿命约为800次循环，磷酸铁锂约为2000次，而钛酸锂据说可以达到1万次循环，也就是说常规普通人使用的锂离子电池每天完全充放电三次，最多也就能用上几年的时间。虽然相较于铅酸电池200-300次的循环寿命来说，这已经是很大幅度的提升了，但现在有一家公司宣称他们的电池可以充放电30000次，每天充放电三次，能用30年。
- 测试中比友商温度低14度，一加天工散热系统怎么做到的？ 7月27日，一加在2023年ChinaJoy上发布了全球首创的散热技术，即航天级三维立体散热系统“天工散热系统”，这是一加的又一次新的尝试，让我们一起来了解一下。
- 万物电气化：探索绿色未来之路 在本文中，我们将重点介绍美国年度脱碳展望(ADP)2022报告中的一些重要发现。本报告着眼于实现净零经济的各种情景。我们在本文中重点关注的方法称为“中心情景”，它遵循到2050年实现净零排放的时间表。
- 后来居上，美光宣布已出样业界首款HBM3 Gen2内存 7月26日，美光宣布推出业界首款8层24GB HBM3 Gen2内存芯片，是HBM3的下一代产品，采用1β工艺节点，目前该款美光内存芯片正在向客户提供样品。
- 韩国造世界首个室温超导体，闹剧还是新的未来？ 7月22日，韩国的一个科研团队在预印本网站arXiv平台上上传了两篇论文，声称发现了世界上首个常压室温超导体，这种材料是一种改性铅磷灰石名为LK-99，超导临界温度在127摄氏度，即400K以上，而且在常压下就具备超导性。
- 激发未来小小女工程师对STEM课程的兴趣，对工程界至关重要 泰克科技组合软件总经理Rick Khulman: “激发孩子们——尤其是女孩们对STEM的兴趣，对我本人乃至广大工程界
- 数据闭环——自动驾驶下半场的“入场券” 自动驾驶战争的上半场拼的是硬件和算法，下半场拼的则是数据和将数据点石成金的能力，即数据闭环能力。
- Nothing Ear（2）真无线降噪耳机拆解 在2023年3月，Nothing正式发布了全新迭代产品——Nothing Ear（2）真无线降噪耳机，在外观方面延续了家族式的透明元
- 小米Sound Move智能音箱拆解 Xiaomi Sound Move搭载4单元，采用双对称立体声学结构设计，通过高解析力双扬声器和双被动辐射器，经由小米声学金
- 射频传输线基础 今天大家一起学习一下射频传输线基础这篇讲义
- 奔驰半年成绩单：让赚钱变得更优雅！ 2023年上半年，梅赛德斯-奔驰集团呈现出强劲的财务表现和业务增长。本文详述各方面的具体表现。
- 自动驾驶对动力系统的影响 7月13日，由中国汽车工程学会、青岛市工业和信息化局主办，中汽翰思管理咨询公司协办的第十五届汽车动力系统技
- 红配绿，黑与白？什么样的配色才能俘获审稿人的芳心？ 好的科研绘图配色令人印象深刻，也能更准确地传递数据信息，今天小编就带大家看一下怎样去选择最适合自己数据，能
- AP AUTOSAR设计思想及原理 本文给大家分享一下在 AP AUTOSAR 里面我们怎么样去做一个设计，整个 AP 的设计思想及原理。
- 多合一电驱动系统设计和挑战 7月13日，由中国汽车工程学会等主办的第十五届汽车动力系统技术年会（TMC2023）在青岛举行。会上许多公司展示了引
- 电动化降价，智能化收费：未来汽车的双重变革 从2023年开始，价格战的阴影一直笼罩在汽车行业上面，“卷”是进行时，但是怎么”卷”出来是所有人考虑的问题。
- 宝华韦健TWS耳机PI7 S2评测 全新一代 Pi7 S2 的体验如何？耳机在保持上代经典「英伦风」的同时，又能带来哪些新体验呢？下面，就让我爱音频网带
- 瑞萨电子MCU和MPU产品线将支持Microsoft Visual Studio Code 客户现可以在VS Code中设计和调试瑞萨嵌入式处理器的软件，与瑞萨自有e2 Studio IDE相辅相成
- 逐点半导体IRX游戏体验品牌正式上线 从移动视觉处理方案到特定游戏调优，推动手游体验迈向新的征程
- 大联大世平集团推出基于onsemi产品的电动汽车（EV）充电桩方案 大联大控股宣布，其旗下世平推出基于安森美（onsemi）NTBG022N120M3S和NCD57084产品的电动汽车（EV）充电桩方案。
- 意法半导体发布创新红外传感器，提升楼宇自动化的人员存在和移动检 带有微加工热敏晶体管的高集成度、超低功耗传感器可取代传统的被动红外探测器
- 比科奇介绍其打造更加智能移动通信基础设施新愿景 比科奇在MWC上海世界移动通信大会期间介绍了其在引入人工智能（AI）等技术打造更加智能的移动通信基础设施方向
- WiSA E开发套件开始向全球发货，旨在统一非Sonos音频市场 面向中国、韩国、日本和美国的各大品牌发货
- 安森美和麦格纳签署战略合作协议，投资碳化硅生产以满足日益增长的 麦格纳将在其主驱逆变器方案中集成安森美的EliteSiC以增加电动汽车的续航里程和能效
- 小尺寸大功率Harwin连接器子系列可从360° EMC后壳中受益 Harwin公司宣布其Kona大功率连接器子系列现已推出带后壳的产品。
- Arm 扩大开源合作伙伴关系，加强投入开放协作 Arm 和我们的生态系统的关键信念之一是与开源社区合作，共创一个高度发达的 Arm 架构，使软件的落地更加稳定，从
- WiSA推出两款功能强大的新工具，用于实现、管理和测试WiSA技术支持 新工具可为客户提供全面支持，助其开发和制造采用WiSA E和WiSA DS设计、用于多声道音频的产品
- 艾迈斯欧司朗推出智能多像素EVIYOS 2.0 LED，适用于高精度自适应 EVIYOS 2.0具备高分辨率、完全防眩智能远光功能，在远光模式下自动降低眩光；EVIYOS 2.0将图像和安全警示投射
- 全新Arm IP Explorer平台助力SoC架构师与设计厂商加速IP选择 Arm推出全新Arm IP Explorer平台
