Fabricación acelerada de sensores portátiles extensibles en UC Berkeley

Facultad de Ingeniería de UC Berkeley, CA

Una matriz de supercondensadores fabricada mediante una nueva técnica de fabricación que es más rápida y menos costosa que la fotolitografía. (Imagen:Peisheng He/UC Berkeley)

Los ingenieros de UC Berkeley han desarrollado una nueva técnica para fabricar sensores portátiles que permite a los investigadores médicos crear prototipos y probar nuevos diseños mucho más rápido y a un costo mucho menor que los métodos existentes.

La nueva técnica reemplaza la fotolitografía (un proceso de varios pasos utilizado para fabricar chips de computadora en salas blancas) con una cortadora de vinilo de 200 dólares. El novedoso enfoque reduce el tiempo necesario para fabricar pequeños lotes de sensores en casi un 90 por ciento y, al mismo tiempo, reduce los costos en casi un 75 por ciento, dijo Renxiao Xu, quien desarrolló la técnica mientras realizaba su doctorado. en ingeniería mecánica en Berkeley.

Los investigadores suelen utilizar sensores portátiles para recopilar datos médicos de los pacientes durante largos períodos de tiempo. Van desde vendajes adhesivos en la piel hasta implantes estirables en órganos y utilizan sensores sofisticados para monitorear la salud o diagnosticar enfermedades.

Una “malla inteligente” estirable hecha a partir del proceso de fabricación de corte de dos modos. Este dispositivo podría aplicarse en la extracción y detección del sudor montada en la piel. (Imagen:Peisheng He/UC Berkeley)

Estos dispositivos constan de cables planos, llamados interconexiones, así como sensores, fuentes de energía y antenas para comunicar datos a aplicaciones de teléfonos inteligentes u otros receptores. Para mantener una funcionalidad completa, deben estirarse, flexionarse y girar con la piel y los órganos sobre los que están montados, sin generar tensiones que comprometan sus circuitos.

Para lograr flexibilidad con baja tensión, los ingenieros utilizan una estructura de "puente isla". Las islas albergan componentes electrónicos y sensores rígidos, como resistencias comerciales, condensadores y componentes sintetizados en laboratorio, como nanotubos de carbono. Los puentes unen las islas entre sí. Sus formas en espiral y en zigzag se estiran como resortes para adaptarse a grandes deformaciones.

En el pasado, los investigadores construyeron estos sistemas de puentes de islas utilizando fotolitografía, un proceso de varios pasos que utiliza luz para crear patrones en obleas semiconductoras. Para fabricar sensores portátiles de esta manera se requiere una sala limpia y equipos sofisticados.

La nueva técnica es más sencilla, rápida y económica, especialmente cuando se elaboran una o dos docenas de muestras que los investigadores médicos suelen necesitar para las pruebas.

Se publicó una descripción de la técnica en ACS Nano. Xu, que ahora trabaja en Apple, y Liwei Lin, profesor de ingeniería mecánica y codirector del Centro de Sensores y Actuadores de Berkeley, fueron los investigadores principales.

Para obtener más información, comuníquese con Sarah Yang en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita activar JavaScript para verlo.; 510-643-6803.