這一設計可能會導致一致的可穿戴顯示器來跟蹤面板癌和其他情況。
麻省理工學院韓國的工程師和研究人員開發出了一種防汗的“電子面板”--一種可適應的、感測器式的粘貼上片，可以監測一個人的健康狀況，而不會出現故障或脫落，即使穿著者在出汗時也是如此。
這種貼片的圖案是人造汗管，類似於人類面板上的毛孔，研究人員透過這種材料的超薄層進行蝕刻。毛孔以類似於日本剪紙藝術的基裡格米樣的圖案打孔。該設計確保汗液可以透過貼片，防止面板刺激和損壞嵌入感測器。
Kirigami的設計也有助於貼片在伸展和彎曲時與人類面板相一致。這種靈活性，加上材料的耐汗能力，使它能夠長時間監測一個人的健康，這在以前的“電子面板”設計中是不可能的。研究結果於2021年6月30日公佈。科學進步，是向可跟蹤日常生命體徵或進展性面板癌和其他情況的持久智慧面板邁出的一步。
穿孔電子面板示意圖。學分：研究人員的禮遇
麻省理工學院(MIT)機械工程學副教授金(Jeehwan Kim)說：“有了這個可適應的、可呼吸的面板貼片，就不會有任何汗水積累、錯誤資訊或面板脫離。”“我們可以提供可穿戴的感測器，可以進行持續的長期監控。”
金的合著者包括第一作者和麻省理工學院博士後楊漢毛，麻省理工學院機械工程和材料科學與工程系的研究人員，電子研究實驗室的研究員，以及化妝品集團愛茉莉太平洋和韓國其他機構的合作者。
出汗的障礙
金的集團專門生產柔性半導體薄膜。研究人員開創了一種叫做遠端外延的技術，這種技術包括在高溫下在晶片上生長超薄、高質量的半導體薄膜，並有選擇地剝離薄膜，然後他們就可以將薄膜剝離掉了。組合疊加與傳統的晶圓設計相比，感測器要薄得多，也更加靈活。
最近，他們的工作引起了化妝品公司Amore Pacific的注意，該公司有興趣開發薄可穿戴膠帶，以持續監測面板的變化。該公司與Kim合作，將該集團的柔性半導體電影打造成可以長期佩戴的產品。
研究人員透過將電子面板貼在志願者的手腕和額頭上測試了一週。圖中顯示，志願者在跑步機上跑步30分鐘，吃一頓辛辣的食物時，都會戴上這盤帶子。
但這個團隊很快就遇到了其他電子面板設計尚未清除的障礙：汗水。大多數實驗設計都將感測器嵌入到粘稠的聚合物基材料中，這種材料不太透氣.其他的設計，由編織的奈米纖維，可以讓空氣，但不汗水。如果一個電子面板要長期工作，金意識到它必須滲透，不僅是蒸汽，也是汗水。
Kim說：“汗液會在電子面板和你的面板之間積累，這可能會導致面板損傷和感測器故障。”“因此，我們試圖同時解決這兩個問題，讓汗液滲透到電子面板中。”
割開
為了獲得設計靈感，研究人員將目光投向了人類汗孔。他們發現，平均孔徑約為100微米，毛孔隨機分佈在整個面板。他們進行了一些初步的模擬，看看他們如何覆蓋和安排人工毛孔，以一種不會阻礙人的面板上的實際毛孔的方式。
“我們的簡單想法是，如果我們在電子面板上提供人造汗管，併為汗液提供高透性路徑，我們就可以實現長期的可監測性，”Yeon解釋說。
他們從一個週期性的洞開始，每個洞都有一個實際的汗孔大小。他們發現，如果毛孔被緊密地分隔在一起，在一個比平均孔徑更小的距離上，這個圖案作為一個整體就會有效地滲透到汗水中。但他們也發現，如果這個簡單的孔圖案是透過薄膜蝕刻，薄膜不是很容易拉伸，它很容易打破當應用於面板。
研究人員發現，他們可以透過在每個洞之間切割細長的通道來增加洞形的強度和靈活性，創造一種重複啞鈴的模式，而不是簡單的洞--放鬆的應變，而不是把它集中在一個地方。這種模式，當蝕刻成一種材料，創造了一個可伸展的，基裡格米樣的效果。
“如果你把一張紙包在一個球上，它是不符合的，”Kim說。“但是，如果你在紙上剪下一個奇裡格米圖案，它就會符合你的要求。”所以我們想，為什麼不把這些洞和傷口連線起來，在面板上有類似基利格米的一致性呢？同時，我們可以滲透汗水。“
遵循這一原理，研究小組從多個功能層製作了一個電子面板，每層都用啞鈴圖案的毛孔蝕刻。面板層由超薄半導體圖案陣列感測器組成，用於監測溫度、水化、紫外線暴露和機械應變。這種感測器陣列夾在兩層保護膜之間，所有保護膜都覆蓋著粘著的聚合物粘合劑。
楊說：“電子面板就像人類的面板--非常有彈性和柔軟，汗水可以滲透其中。”
研究人員將電子面板貼在志願者的手腕和前額上進行測試。志願者連續一週都戴著這盤帶子。在整個這段時間裡，新的電子面板可靠地測量了他的體溫、水化水平、紫外線暴露和脈搏，甚至在誘發汗液的活動中也是如此，比如在跑步機上跑30分鐘，吃一頓辛辣的飯。
研究小組的設計也與面板相一致，當志願者被要求在大量出汗時反覆皺眉時，他的額頭上貼著面板，而其他的電子面板設計沒有汗透性，而且很容易脫離面板。
金計劃提高設計的強度和耐久性。雖然磁帶既能滲透汗水，又能高度整合，這要歸功於它的基裡格米圖案，正是這種圖案，與磁帶的超薄形式結合在一起，使它在摩擦中變得相當脆弱。因此，志願者在洗澡等活動中不得不在磁帶周圍戴上一個套管來保護它。
“因為電子面板非常柔軟，它可能會受到身體傷害，”Yeon說。“我們的目標是改善電子面板的彈性。”
