KIC News, Volume 23, No. 3, 2020
KIC News, Volume 23, No. 3, 2020 69
NCSU:‘통기성’전자 기기를 통해 더 기능적인 웨어러블 기술의 길을 열었다.
NCSU의 기계 및 항공 우주 공학 교수인 Yong Zhu와 연구자들은 가스 투과성인 초박형 신축성 전자 재 료를 만들어 재료가 “호흡”할 수 있게 했다. 가스 투과성으로 인해 땀 및 휘발성 유기 화합물이 피부에서 증발하여 특히 오랜 착용 시간에서 사용자가 더욱 편안하게 사용할 수 있기 때문에 이 물질은 생체 의학 또는 웨어러블 기술에 사용하도록 특별히 설계되었다.
구체적으로, 연구원들은 균일한 기공 분포를 특징으로 하는 신축성 폴리머 필름을 만들기 위해 호흡법 (spiral figure method)이라는 기술을 사용했다. 필름은 은 나노 와이어를 함유하는 용액에 침지시켜 코팅 되고, 이후 나노 와이어를 제자리에 밀봉하기 위해 재료를 열 압축한다.
Zhu 박사는 “제작된 필름은 전기 전도도, 광 투과율 및 수증기 투과성의 탁월한 조합을 보여준다. 은 나 노 와이어가 중합체의 표면 바로 아래에 매립되어 있기 때문에, 이 물질은 또한 땀이 있거나 장기간 마모된 후에도 우수한 안정성을 보인다.”고 그는 덧붙였다.
현재 스토니브룩 대학교(Stony Brook University)의 교수인 NCSU의 박사후연구원 인 Shanshan Yao는
“최종 결과는 매우 얇으며 두께는 수 마이크로미터에 불과하고, 이것은 피부와 더 잘 접촉할 수 있게 하여 전자 장치에 신호 대 잡음비를 향상시킨다.”고 했다.
Yao는 “웨어러블 전자 기기의 가스 투과성은 단순한 편안함 이상으로 중요하다. 웨어러블 기기가 가스 투과성이 아닌 경우 피부 자극을 유발할 수 있다.”고 말했다. 웨어러블 전자 제품에 사용되는 재료의 잠재 력을 입증하기 위해 연구원들은 두 가지 대표적인 응용 분야에 대한 시제품을 개발하고 테스트했다. 첫 번 째 시제품은 전기 생리학적 센서로 사용하기 위해 피부에 장착할 수 있는 건조한 전극으로 구성되었다. 여 기에는 심전도(ECG) 및 근전도(EMG) 신호 측정과 같은 여러 응용 분야가 있다. Zhu는 “이 센서들은 상용 전극과 동등한 수준으로 우수한 품질의 신호를 기록할 수 있었다.”고 했다. 두 번째 시제품은 인간-기계 상호작용을 위한 질감 통합 터치 감지를 시연했다. Zhu는 “우리는 상당한 시간 동안 착용할 수 있는 웨어 러블 센서 또는 사용자 인터페이스를 개발하려면 가스 투과성 전자 재료가 필요하나, 이는 상당히 중요한 발전이다.”고 했다.
연구성과는 미국화학회의 ACS Nano 온라인판에 게재되었다[ACS Nano (2020), DOI: 10.1021/
acsnano.0c00906).
http://www.ksiec.or.kr
70 공업화학 전망, 제23권 제3호, 2020
Figure. 피부상의 전기 생리 학적 전극의 평면도(왼쪽 상단). 상용 겔 전극 및 다공성 HP-Ag NW/TPU 전극을 사용하여 측정한 ECG 신호. 상용 겔 전극 및 다공성 HP-Ag NW/TPU 전극을 사용해 측정한 EMG 신호.
출처: 2020. 4. 30, Science Daily (https://www.sciencedaily.com/releases/2020/04/200430113005.htm) 작성: 손 희 상 (광운대학교)
