新加坡南洋理工大学的科学家生产出创新的超薄可拉伸电子产品

导读 对机器人挥手并控制它拾起物品,听起来就像星球大战电影中绝地武士使用原力,但这在新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)已成为现实。新加坡...

对机器人挥手并控制它拾起物品,听起来就像星球大战电影中绝地武士使用原力,但这在新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)已成为现实。

新加坡南洋理工大学建立了一个高科技试点实验室,能够快速制作超薄可拉伸电子产品原型,检测来自皮肤、肌肉和器官的生物电信号,并将这些信号传输到控制机器人或其他电子设备。

当这些智能传感器连接到四肢或头部时,它们可以通过提供一种使用替代肌肉运动和生物信号来控制机器人假肢、机械和电动轮椅的便捷方法,从而为肢体残疾或行动障碍的个人提供帮助。

据联合国称,世界上大约 15% 的人口患有某种形式的残疾[1]。

南洋理工大学的研究人员通过将内部设计的软材料和工艺与商用硬件组件相结合,开发了这些创新的软电子设备。

这种混合组合使 NTU 团队能够集成市场上多种类型的传感器,例如无线连接、加速度计、温度传感以及心率、血压、氧气水平等生命体征监测。

由此产生的传感器被包裹在凝胶状的皮肤中,柔软、灵活且可拉伸,类似于医疗保健中使用的硅绷带。这些传感器粘附在皮肤上,可实现关节运动,并有各种尺寸和厚度,从厘米到亚微米,比人类头发的宽度(0.01 毫米)还要薄。

南洋理工大学教授陈晓东是这些众多创新的带头人,在过去十年中一直是软电子领域的开拓者,并拥有 50 多项专利。他的科学突破为他赢得了多项享有盛誉的荣誉,包括享有盛誉的新加坡2021 年总统科学奖,以及最近由美国西北大学颁发的 2023 年卡比勒青年研究员奖。

多年来,陈教授的研究项目和创新得到了新加坡国家研究基金会(NRF)、新加坡科技研究局(A*STAR)和南洋理工大学的支持,产生了许多具有影响力的实际应用的有前途的技术。

例如,他最近的突破是一种新的生物相容性材料,当施加水分时,该材料可以很容易收缩并包裹住心脏等软组织[2] 。

开发的材料实现了一致性和灵活性,可以实现实时心脏监测并降低植入排斥的风险。该技术还可以为未来新型更好的起搏器和生物监视器铺平道路。

在农业中,附着在植物上的软传感器可以监测它们的健康状况 [3]并控制它们的行为[4],为作物病害管理提供了新的可能性。同样,低成本的智能传感器也可以用在食品包装上,作为新鲜度的指示并增强食品安全[5]。

作为材料科学与工程系的校长讲座教授和柔性器件创新中心(iFLEX)的主任,陈教授有着推动软电子技术前沿的愿景。

“我们的目标是解决人类最紧迫的一些挑战,从气候变化到医疗保健进步。我的目标是建立一个新的软电子卓越中心,建立一个由行业专家和商业合作伙伴组成的团队,以迅速将这些技术推向市场, ”陈教授解释道。

为了启动规模化进程,陈教授建立了试点实验室,旨在与包括中小企业(SME)在内的行业合作伙伴共同开发和生产软电子器件。

陈教授希望通过联合项目建立行业标准,促进未来软电子的大规模生产,并为这一新兴行业开发必要的专业知识。

支持这一愿景的是去年三月启动的南洋理工大学创新与创业计划。作为南洋理工大学 2025 年五年战略计划的支柱,该计划旨在为教师和学生加速从研究到商业化的过渡,提供指导和行业见解。

南洋理工大学副校长(创新与创业)Louis Phee 教授解释道:“在当今快节奏的全球市场中,加速颠覆性创新不仅是一种优势,而且是保持全球领先地位的必要条件。南洋理工大学在软电子领域的突破体现了新加坡作为领跑者的角色陈晓东教授在世界顶尖材料科学大学的创新[6],证明了新加坡致力于成为科学技术领域的领导者。”

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