Los electrodos se transcriben imprimiendo electrodos en hidrogeles y enrollando fibras sobre electrodos (izquierda), Características de la modalidad y la medición cardíaca real aplicada a la medición del flujo fototemático en la punta de los dedos insertando un fotodiodo transcripcional en la fibra (derecha) Crédito:Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST)
Los avances en los dispositivos portátiles han permitido a los textiles electrónicos, que fusionan tejidos ligeros y cómodos con electrónica inteligente, y están atrayendo la atención como la tecnología portátil de próxima generación. En particular, dispositivos electrónicos de fibra dotados de propiedades eléctricas, conservando las características específicas de los textiles, son elementos clave en la fabricación de textiles electrónicos.
Los dispositivos optoelectrónicos se construyen generalmente utilizando capas de semiconductores, electrodos, y aislantes; su rendimiento se ve muy afectado por el tamaño y la estructura de los electrodos. Los componentes electrónicos de fibra para textiles electrónicos deben fabricarse en delgados, hilos flexibles; Dado que estos dispositivos no pueden ser más anchos que los hilos que tienen un diámetro de unos pocos micrómetros, Es un desafío mejorar el rendimiento de dichos componentes electrónicos de fibra. Sin embargo, un equipo de científicos coreanos ha estado recibiendo atención después de desarrollar una nueva tecnología para superar estas limitaciones.
Un equipo de investigadores, dirigido por el Dr. Hyunjung Yi y el Dr. Jung Ah Lim, en el Instituto de Semiconductores Post-silicio del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST) anunció que han desarrollado una técnica para fabricar componentes electrónicos de fibra, como transistores y fotodiodos, con las estructuras de electrodos deseadas envolviéndolas. Específicamente, la matriz de electrodos deseada se puede fabricar utilizando una impresora de inyección de tinta, y un hilo de electrodo recubierto con una superficie semiconductora se enrolla encima de estos electrodos.
(a) Esquema del proceso de transferencia por laminación de microelectrodos CNT impresos. (b) Fotografías de microelectrodos CNT envueltos en espiral sobre un PU desnudo y sobre una microfibra de Au recubierta con un semiconductor orgánico. Crédito:Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST)
En 2019, La Dra. Yi y su equipo de investigación desarrollaron una técnica para construir una matriz de electrodos en una superficie determinada imprimiendo tinta de nanotubos de carbono (CNT) en una plantilla hecha de un hidrogel hidrófilo y transfiriendo la tinta CNT a la superficie deseada ( Nano letras 2019, 19, 3684-3691). Una vez impreso en el hidrogel, los electrodos de CNT se comportan de manera similar a flotar sobre el agua. Por eso, los investigadores predijeron la posibilidad de transferir tales electrodos intactos a las superficies de las fibras enrollando las fibras sobre los electrodos. En un estudio colaborativo con la Dra. Lim y su equipo, los investigadores pudieron desarrollar componentes electrónicos de fibra de alto rendimiento sin dañar la capa semiconductora o los electrodos CNT. Los transistores de fibra envueltos con electrodos CNT mantuvieron un rendimiento estable de al menos el 80% incluso con un radio de curvatura pronunciado de 1,75 mm.
Usando la propiedad semitransparente del electrodo CNT, Los investigadores también han tenido éxito en el desarrollo de fotodiodos de fibra para detectar la luz envolviendo los electrodos CNT alrededor de hilos de electrodos recubiertos con un semiconductor que produce corriente al absorber la luz. Los fotodiodos de fibra pueden detectar una amplia gama de luz visible y tienen excelentes sensibilidades comparables a las de los componentes rígidos. Los investigadores fabricaron un guante con una tela que contenía estos fotodiodos y diodos emisores de luz (LED). Los LED producen luz, y los fotodiodos miden la intensidad de la luz reflejada por los dedos, que cambia según el flujo sanguíneo. Por lo tanto, el guante se puede utilizar para medir el pulso del usuario.
El Dr. Lim afirmó que "El monitor de pulso con guante de dedo desarrollado por nosotros podría ofrecer una alternativa al dispositivo convencional de monitoreo de pulso tipo clip. Tiene las ventajas de ser más accesible para los pacientes debido a su textura cómoda y suave y de poder medir el pulso en tiempo real en cualquier momento y lugar ". Dr. Yi, el co-investigador, declaró que "Esta investigación proporciona un nuevo enfoque para la fabricación de electrodos, que sigue siendo un problema importante a resolver en el desarrollo de dispositivos de fibra. Esperamos que estos hallazgos hagan avanzar el campo desde la mejora del rendimiento de los componentes optoelectrónicos de fibra hasta el desarrollo de dispositivos electrónicos de fibra con circuitos complejos ".
