El material del sensor permite que los componentes electrónicos estirables funcionen mejor bajo tensión

Nuestros cuerpos envían una gran cantidad de señales (sustancias químicas, pulsos eléctricos, cambios mecánicos) que pueden proporcionar una gran cantidad de información sobre nuestra salud. Pero los sensores electrónicos que pueden detectar estas señales a menudo están hechos de material inorgánico quebradizo que evita que se estiren y doblen sobre la piel o dentro del cuerpo. Los avances recientes han hecho posibles los sensores estirables, pero sus cambios de forma pueden afectar los datos producidos y muchos sensores no pueden recopilar ni procesar las señales más débiles del cuerpo.

Un nuevo diseño de sensor incorpora un material estampado que optimiza la distribución de tensión entre los transistores, creando componentes electrónicos estirables que se ven menos comprometidos por la deformación. Los investigadores también crearon varios elementos de circuito con el diseño, lo que podría dar lugar a más tipos de componentes electrónicos extensibles.

Para diseñar la electrónica, los investigadores utilizaron un concepto de distribución de tensión modelada. Al crear el transistor, utilizaron sustratos hechos de elastómero, un polímero elástico. Variaron la densidad de las capas de elastómero, lo que significa que algunas permanecieron más blandas mientras que otras eran más rígidas y aún elásticas. Las capas más rígidas, denominadas "elastiff" por los investigadores, se usaron para las áreas electrónicas activas.

El resultado fueron conjuntos de transistores que tenían casi el mismo rendimiento eléctrico cuando estaban estirados y doblados que cuando no estaban deformados. De hecho, tenían una variación de rendimiento de menos del cinco por ciento cuando se estiraban con una tensión de hasta el 100 por ciento. El equipo también utilizó el concepto para diseñar y fabricar otras partes del circuito, incluidas puertas NOR, osciladores de anillo y amplificadores. Las puertas NOR se utilizan en circuitos digitales, mientras que los osciladores en anillo se utilizan en la tecnología de identificación por radiofrecuencia (RFID). Al hacer que estas piezas se puedan estirar con éxito, los investigadores podrían crear componentes electrónicos aún más complejos.

El amplificador estirable que desarrollaron se encuentra entre los primeros circuitos similares a una piel que es capaz de amplificar señales electrofisiológicas débiles, hasta unos pocos milivoltios. Eso es importante para detectar las señales más débiles del cuerpo, como las de los músculos. Las señales se pueden procesar y amplificar directamente sobre la piel.

El diseño se está evaluando como una herramienta de diagnóstico para la ELA. Al medir las señales de los músculos, los investigadores esperan diagnosticar mejor la enfermedad y obtener conocimiento sobre cómo la enfermedad afecta al cuerpo. También esperan probar el diseño en la electrónica que se puede implantar dentro del cuerpo y crear sensores para todo tipo de señales corporales.