理大研發高透氣超彈性導電材料 仿似人體皮膚柔軟彈性冀未來用於監測健康

社會 16:05 2021/03/24

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鄭子劍指,「液態金屬纖維氈」透氣度高,而且極具彈性,導電能力高。(陳永康攝)

穿戴式電子產品近年大行其道,預計未來的產品將會是緊貼皮膚,甚至植入人體。香港理工大學最近研發一種高透氣及超彈性導電材料,仿似人體皮膚透氣及彈性,適用於供長時間穿戴的電子設備,預計未來可用作監測心臟病及糖尿病人的心電圖及分析等,以及用於運動科學以改善運動員表現。

理大紡織及服裝學系教授鄭子劍領導跨學科研究團隊,以約4年時間成功研發出新型高透氣、超彈性的導電材料「液態金屬纖維氈」(liquid-metal fibre mat)。該材料由通常用於製造可屈曲電路板的液態金屬「低熔點鎵銦合金(EGaIn)」,打印在通常用於手套、氣球等橡膠產品的「彈性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(poly(styrene-block-butadiene-block-styrene),SBS)」物料製造而成。材料比一般運動服更透氣、經拉力測試可拉展至18倍,仍能維持高彈性和超高導電能力,並可直接在人體皮膚上使用。

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鄭子劍解釋,現時很多這類部件只能裝嵌在不透氣的彈性厚片上,長時間配戴會引致嚴重皮膚敏感、發炎等問題;而且材料透氣度低,不適合把具感應功能的裝置植入,然後疊起多層裝置在產品中;因此令可拉展的電子裝置產品在功能增潤方面受到局限。經在活兔及人體皮膚上進行測試,生物相容的效果理想,配戴一周均沒有出現任何皮膚敏感的狀況。研究團隊又利用「液態金屬纖維氈」製成3片分別用以量度心電圖、汗液和溫度的傳感器,並疊成3層厚度約1毫米來使用,結果3個傳感器均能正常運作,證明該材料可作多功能使用。

鄭子劍稱,團隊計劃未來將材料應用在不同類型的可拉展的護理電子產品,例如用作長期監測心臟病和糖尿病人的心電圖及汗液,以及運動科學上「監測運動員需要補充那一類營養物質」等,由於製造物料普遍,預計之後5年有相關產品面世,每件售價最多只需數千元。研究項目的結果已於權威期刊《Nature Materials》上發表。

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記者:蘇文軒