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港產透氣彈力「電布」 「電子皮膚」實現未來想像

【明報專訊】現今除了手機之外,市面上還有很多穿戴式智能產品,智能手表、手環、眼鏡等,細小輕巧之餘,還有收發信息、上網、導航、測量心率等多元化功能。正當大家以為這類發明的設計已相當「貼身」之際,香港理工大學最近卻研發出一種輕薄、透氣、帶彈性的導電材料,有助製作出更貼合人體皮膚的電子設備,科幻電影中常看到的電子皮膚和人工眼,正逐步走進現實生活之中。

昔日的流動電子產品,包括手表形計算機、walkman、CD機和MP3機,大多以單一用途為主,對比之下,今天的智能電子產品無疑功能更多,設計也時尚輕巧,既可滿足上網和娛樂需要,也能當作穿戴飾物。然而,它們即使再袖珍,還是佔據一定的空間與體積。科研界於是一直構想,如何製造出更貼近人體,而且透氣度高,適合長時間穿戴的電子產品。

研發柔軟緊貼皮膚智能產品

由理大紡織及服裝學系教授鄭子劍領導,並由理大應用物理學系、生物醫學工程學系跨專業科研人員組成的研究團隊,根據運動布料高彈性和高透氣的特點,新研發出高透氣超彈性的導電材料「液態金屬纖維氈」(liquid-metal fibre mat)。

鄭子劍表示,現今常見於穿戴式電子產品或貼在皮膚上的電子裝置,大部分均裝嵌在不透氣的彈性薄膜上,長時間佩戴或會引致皮膚敏感。相反,液態金屬纖維氈既能拉展,透氣度也高,可與不同功能的電子裝置,整合成質感柔軟及緊貼皮膚的智能產品。

比護理膠布透氣逾22倍

液態金屬纖維氈的基底材料是「苯乙烯-丁二烯-苯乙烯」嵌段共聚物(Poly(styrene-block-butadiene-block-styrene),簡稱SBS),是一種常用於製作手套、氣球或涼鞋的熱塑性橡膠。先透過靜電紡絲,在SBS基底製造出可拉展的纖維氈,再塗抹和打印液態金屬鎵銦合金(EGaIn),最後拉展以形成高透氣的特性。

鄭子劍解釋,拉展時,懸掛在彈性纖維網之間的液態金屬會自行形成橫向多孔、縱向彎曲的結構。「我們把氈子拉展至18倍,重複12次,氈子便會自動形成一些小孔,令透氣度大大提高。」按測試樣本結果顯示,其透氣度較日常用的護理膠布高逾22倍,而且對於液體和水氣也具通透力。

3片堆疊 僅1毫米厚

此外,在生產過程中只要重複靜電紡絲和打印電路的步驟,便可製成具有多層電路的垂直堆疊單片。例如研究團隊以「液態金屬纖維氈」的技術,分別製成3片用以測量心電圖、汗液和溫度的傳感器,3者疊在一起後,每個傳感器均能正常運作,而完成品的厚度只約1毫米。纖薄輕巧之餘,SBS也經皮膚實驗,未見對受驗者的內外有明顯毒性,長時間貼於皮膚上而引致嚴重過敏、發炎等風險也較低,大大提升未來穿戴電子產品的功能、靈活和舒適度。

文:康詠然

編輯:梁小玲

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