Le matériau du capteur permet à l'électronique extensible de mieux fonctionner sous la contrainte

Notre corps envoie une foule de signaux - produits chimiques, impulsions électriques, changements mécaniques - qui peuvent fournir une mine d'informations sur notre santé. Mais les capteurs électroniques capables de détecter ces signaux sont souvent constitués de matériaux inorganiques fragiles qui les empêchent de s'étirer et de se plier sur la peau ou à l'intérieur du corps. Les progrès récents ont rendu possibles les capteurs extensibles, mais leurs changements de forme peuvent affecter les données produites et de nombreux capteurs ne peuvent pas collecter et traiter les signaux les plus faibles du corps.

Une nouvelle conception de capteur intègre un matériau à motifs qui optimise la répartition des contraintes entre les transistors, créant une électronique extensible qui est moins compromise par la déformation. Les chercheurs ont également créé plusieurs éléments de circuit avec la conception, ce qui pourrait conduire à encore plus de types d'électronique extensible.

Pour concevoir l'électronique, les chercheurs ont utilisé un concept de distribution de contraintes à motifs. Lors de la création du transistor, ils ont utilisé des substrats en élastomère - un polymère élastique. Ils ont fait varier la densité des couches d'élastomère, ce qui signifie que certaines sont restées plus souples tandis que d'autres étaient plus rigides tout en restant élastiques. Les couches plus rigides - appelées "élastiff" par les chercheurs - ont été utilisées pour les zones électroniques actives.

Le résultat était des réseaux de transistors qui avaient presque les mêmes performances électriques lorsqu'ils étaient étirés et pliés que lorsqu'ils n'étaient pas déformés. En fait, ils présentaient une variation de performance inférieure à 5 % lorsqu'ils étaient étirés avec une tension allant jusqu'à 100 %. L'équipe a également utilisé le concept pour concevoir et fabriquer d'autres composants de circuit, notamment des portes NOR, des oscillateurs en anneau et des amplificateurs. Les portes NOR sont utilisées dans les circuits numériques, tandis que les oscillateurs en anneau sont utilisés dans la technologie d'identification par radiofréquence (RFID). En rendant ces pièces extensibles avec succès, les chercheurs pourraient fabriquer des composants électroniques encore plus complexes.

L'amplificateur extensible qu'ils ont développé est l'un des premiers circuits en forme de peau capable d'amplifier des signaux électrophysiologiques faibles - jusqu'à quelques millivolts. C'est important pour détecter les signaux les plus faibles du corps, comme ceux des muscles. Les signaux peuvent être traités et amplifiés directement sur la peau.

La conception est en cours d'évaluation en tant qu'outil de diagnostic de la SLA. En mesurant les signaux des muscles, les chercheurs espèrent mieux diagnostiquer la maladie tout en acquérant des connaissances sur la façon dont la maladie affecte le corps. Ils espèrent également tester la conception de l'électronique qui peut être implantée dans le corps et créer des capteurs pour toutes sortes de signaux corporels.