Framsteg inom bärbara enheter har möjliggjort e-textilier, som förenar lätta och bekväma textilier med smart elektronik, och väcker uppmärksamhet som nästa generations bärbara teknologi. Särskilt, elektroniska fiberapparater utrustade med elektriska egenskaper, samtidigt som textiliernas specifika egenskaper bibehålls, är nyckelelement vid tillverkning av e-textilier.

Optoelektroniska enheter är vanligtvis konstruerade med skikt av halvledare, elektroder, och isolatorer; deras prestanda påverkas kraftigt av elektrodernas storlek och struktur. Elektroniska fiberkomponenter för e-textilier måste tillverkas på tunna, böjliga trådar; eftersom dessa enheter inte kan vara bredare än gängor med en diameter på några mikrometer, det är en utmaning att förbättra prestandan för sådana fiberelektronikkomponenter. Dock, ett team av koreanska forskare har fått uppmärksamhet efter att ha utvecklat en ny teknik för att övervinna dessa begränsningar.

Ett team av forskare, ledd av Dr. Hyunjung Yi och Dr. Jung Ah Lim, vid Post-silikon Semiconductor Institute vid Korea Institute of Science and Technology (KIST) meddelade att de har utvecklat en teknik för att tillverka elektroniska fiberkomponenter, såsom transistorer och fotodioder, med önskad elektrodstruktur genom lindning. Specifikt, den önskade elektroduppsättningen kan tillverkas med en bläckstråleskrivare, och en elektrodtråd belagd med en halvledaryta rullas ovanpå dessa elektroder.

Under 2019, Dr. Yi och hennes forskargrupp utvecklade en teknik för att bygga en elektroduppsättning på en given yta genom att trycka kolnanorör (CNT) bläck på en mall gjord av en hydrofil hydrogel och överföra CNT-bläcket till önskad yta ( Nanobokstäver 2019, 19, 3684-3691). En gång tryckt på hydrogelen, CNT-elektroderna beter sig på ett sätt som liknar att flyta på vatten. Därav, forskarna förutspådde möjligheten att överföra sådana elektroder intakta till fibrernas ytor genom att rulla fibrerna på elektroderna. I en samarbetsstudie med Dr. Lim och hennes team, forskarna kunde utveckla högpresterande elektroniska fiberkomponenter utan att skada halvledarskiktet eller CNT-elektroderna. Fibertransistorerna lindade med CNT-elektroder bibehöll stabila prestanda på minst 80 % även med en skarp böjradie på 1,75 mm.

Genom att använda den semitransparenta egenskapen hos CNT-elektroden, forskarna har också lyckats utveckla fiberfotodioder för att detektera ljus genom att linda CNT-elektroderna runt elektrodtrådar belagda med en halvledare som producerar ström vid absorption av ljus. Fiberfotodioderna kan detektera ett brett spektrum av synligt ljus och har utmärkta känsligheter som är jämförbara med stela komponenters. Forskarna tillverkade en handske av ett tyg som innehöll dessa fotodioder och lysdioder (LED). Lysdioderna producerar ljus, och fotodioderna mäter intensiteten av ljuset som reflekteras av fingrarna, som förändras efter blodflödet. Således, handsken kan användas för att mäta bärarens puls.

Dr. Lim sade att "Fingerhandskepulsmätaren som utvecklats av oss skulle kunna erbjuda ett alternativ till konventionell pulsövervakningsanordning av klipptyp. Den har fördelarna att den är mer lättillgänglig för patienter på grund av sin bekväma och mjuka struktur och att den kan mäta pulsen i realtid oavsett tid och plats." Dr Yi, medutredaren, sade att "Denna forskning ger ett nytt tillvägagångssätt för elektrodtillverkning, vilket fortfarande är ett viktigt problem att lösa i utvecklingen av fiberenheter. Vi förväntar oss att dessa rön skulle främja fältet från att förbättra prestanda hos fiberoptoelektroniska komponenter till utveckling av fiberelektronikenheter med komplexa kretsar."