SPIDER SILK에서 영감을 받은 혁신적인 친환경 센서

케임브리지 대학의 연구원들은 인간의 피부에서 섬세한 꽃잎에 이르기까지 다양한 생물학적 표면에 눈에 띄지 않게 인쇄할 수 있는 적응형 친환경 센서를 만드는 방법을 개척했다. 거미줄의 적합 및 접착 특성에서 영감을 받은 이 센서는 "거미줄"이라고 하며 생체 전자공학을 통합하여 다양한 감지 기능을 제공한다.

사람의 머리카락보다 50배 이상 얇은 섬유는 매우 가볍습니다. 이를 통해 민들레 종자와 같은 섬세한 구조물에 손상 없이 직접 인쇄할 수 있다. 인체 피부에 적용하면 섬유 센서가 피부 표면에 적응하여 땀 구멍을 노출시켜 착용자가 거의 감지할 수 없게 만든다. 인간의 손가락을 대상으로 한 테스트는 지속적인 건강 모니터로 사용할 수 있는 가능성을 나타낸다. 살아있는 구조물을 증강하기 위한 이 혁신적이고 폐기물이 적으며 배출이 적은 방법은 의료, 가상 현실, 전자 섬유 및 환경 모니터링과 같은 분야에 혁명을 일으킬 수 있다. 이 연구 결과는 학술지 '네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)'에 상세히 실렸다.

인간 피부의 놀라운 민감성에도 불구하고 전자 센서와 통합하면 환경과의 상호 작용을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 피부에 직접 인쇄된 센서는 지속적인 건강 모니터링을 가능하게 하고, 피부 감각에 대한 이해를 높이거나, 게임 및 가상 현실 애플리케이션의 현실감을 높일 수 있다.

스마트워치와 같이 센서가 내장된 현재의 웨어러블 기술은 종종 불편하고 눈에 거슬리는 것으로 판명되어 피부의 자연스러운 감각을 방해한다. "피부나 나뭇잎과 같은 생물학적 표면의 모든 것을 정확하게 감지하려면 장치와 표면 사이의 인터페이스가 매우 중요합니다"라고 연구를 이끈 케임브리지 공학부의 Yan Yan Shery Huang 교수는 말했다. "우리는 또한 사용자가 완전히 감지할 수 없는 생체 전자 공학을 원하므로 사용자가 세상과 상호 작용하는 방식을 어떤 식으로든 방해하지 않으며 지속 가능하고 폐기물이 적기를 원합니다."

웨어러블 센서를 만드는 기존 방법에는 상당한 한계가 있다. 플렉시블 전자 제품은 일반적으로 플라스틱으로 피부를 감싸는 것과 유사하게 가스와 습기를 차단하는 플라스틱 필름에 인쇄된다. 인공 피부와 유사한 가스 투과성 플렉시블 전자 장치의 최근 발전은 여전히 자연스러운 감각을 방해하고 에너지 및 폐기물 집약적인 제조 공정에 의존한다.

3D 프린팅은 생체 전자공학에 대한 낭비가 적은 대안을 제공하지만 정상적인 기능을 방해할 수 있는 더 두꺼운 장치를 초래한다. 회전하는 전자 섬유는 감지할 수 없는 장치를 생성할 수 있지만 감도와 정교함이 부족하고 대상 물체로 전달하기 어렵다.

Cambridge 팀이 개발한 새로운 센서는 이러한 한계를 극복하여 광범위한 응용 분야에 지속 가능하고 민감하며 사용자 친화적인 솔루션을 제공할 것을 약속한다.  제조사 Impact Lab