Forscher am Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) haben eine Technologie entwickelt, um ein dehnbares Gerät mit hoher Dehnung zu erreichen.
Die SAIT-Forscher ersetzten das Kunststoffmaterial, das in bestehenden dehnbaren Displays verwendet wird, durch ein Elastomer, um die Einschränkungen der Geräte zu überwinden, so eine Mitteilung vom 4. Juni.
Im Rahmen des Projekts war das Team in der Lage, ein dehnbares organisches LED-Display (OLED) und einen Photoplethysmographie-Sensor (PPG) in ein einziges Gerät zu integrieren, um die Herzfrequenz des Benutzers in Echtzeit zu messen und anzuzeigen, wodurch der Formfaktor „dehnbare elektronische Haut“ geschaffen wurde.
Noch wichtiger ist, dass das Team in der Lage war, die Zusammensetzung und Struktur des Elastomers zu modifizieren und bestehende Halbleiterfertigungsprozesse zu nutzen, um es auf die Substrate von dehnbaren OLED-Displays und optischen Blutflusssensoren anzuwenden – „zum ersten Mal in der Industrie“, so SAIT.
Der Sensor und das Display funktionierten weiterhin normal und zeigten keine Leistungsminderung bei einer Dehnung von bis zu 30%, so die Forschung.
„Wir haben eine ‚Insel‘-Struktur verwendet, um den durch die Dehnung verursachten Stress zu mildern“, erklärte der Forscher Yeongjun Lee, Co-Erstautor der Arbeit.
„Mehr Stress wurde im Bereich des Elastomers induziert, das einen relativ niedrigen Elastizitätskoeffizienten hat und daher eher verformt wird“, sagte Lee und fügte hinzu, dass die Bewegung den Stress im Bereich der OLED-Pixel minimierte, der für einen solchen Druck anfälliger ist.
Das Team hat dann ein dehnbares Elektrodenmaterial (gerissenes Metall), das einer Verformung widersteht, auf den Elastomerbereich aufgebracht. Dadurch konnten sich die Zwischenräume und die Verdrahtungselektroden zwischen den Pixeln dehnen und schrumpfen, ohne dass die OLED-Pixel selbst verformt wurden.
Um ihre Forschung auf die Probe zu stellen, befestigten die SAIT-Forscher dehnbare PPG-Herzfrequenzsensoren und OLED-Anzeigesysteme am inneren Handgelenk eines Patienten in der Nähe der Radialarterie.
Der Test bewies, dass die Bewegung des Handgelenks keine Verschlechterung der Eigenschaften verursachte, wobei die Lösung auch bei Dehnung der Haut zuverlässig blieb.
„Dieser Test bestätigte auch, dass der Sensor und das OLED-Display selbst nach 1.000-facher Dehnung weiterhin stabil funktionierten“, heißt es in der Mitteilung.
Darüber hinaus nahm der Sensor bei der Messung von Signalen eines sich bewegenden Handgelenks ein Herzschlagsignal auf, das 2,4-mal stärker war als das eines festen Siliziumsensors.
„Die Stärke dieser Technologie ist, dass sie es ermöglicht, die biometrischen Daten über einen längeren Zeitraum zu messen, ohne dass die Lösung entfernt werden muss, wenn man schläft oder Sport treibt“, erklärte der Hauptforscher Youngjun Yun, korrespondierender Autor der Arbeit.
Die Technologie, so fügte er hinzu, kann für den Einsatz in tragbaren Gesundheitsprodukten für Erwachsene, Kinder und Säuglinge sowie für Patienten mit bestimmten Krankheiten erweitert werden.
Laut SAIT hat die Forschung das Kommerzialisierungspotenzial von dehnbaren Geräten bewiesen, da die Technologie mit bestehenden Halbleiterprozessen integriert werden kann.
