Från smarta strumpor till träningskläder som mäter ansträngning, bärbara kroppssensorer håller på att bli den senaste "måste-ha"-tekniken. Nu rapporterar forskare att de är på väg att använda silke, ett av världens mest eftertraktade tyger, att utveckla en mer känslig och flexibel generation av dessa multifunktionsenheter som övervakar en mängd kroppsfunktioner i realtid.

Forskarna presenterar sitt arbete i dag vid det 254:e nationella mötet och utställningen av American Chemical Society (ACS). ACS, världens största vetenskapliga sällskap, håller mötet här till och med torsdag. Den har nästan 9, 400 presentationer om ett brett spektrum av vetenskapliga ämnen.

"Det finns en hel värld av möjligheter för silkessensorer för tillfället. Silke är det idealiska materialet för att tillverka sensorer som bärs på kroppen, "Yingying Zhang, Ph.D., säger. "En möjlighet som vi ser är att de ska användas som ett integrerat trådlöst system som skulle göra det möjligt för läkare att lättare övervaka patienter på distans så att de kan svara på sina medicinska behov snabbare än någonsin tidigare."

Kroppssensorer, som vanligtvis är gjorda med halvledare, har visat stor potential för att övervaka människors hälsa. Men de har begränsningar. Till exempel, töjningssensorer, som mäter ändringar i kraft, kan inte vara mycket känslig och mycket töjbar på samma gång. Silke, ett naturligt material som är starkare än stål och mer flexibelt än nylon, skulle kunna övervinna dessa problem. Fibern är också lätt och biokompatibel. Dock, silke leder inte elektricitet särskilt bra. För att hantera denna utmaning, Zhang och kollegor vid Tsinghua University i Kina försökte hitta ett sätt att öka ledningsförmågan hos siden så att det framgångsrikt kunde användas i kroppsavkännande enheter.

Forskarna bestämde sig för att prova två olika strategier. På ett sätt, de behandlade silket i en miljö med inert gas med temperaturer från 1, 112 grader till 5, 432 grader Fahrenheit. Som ett resultat, silket blev infunderat med N-dopat kol med några grafitiserade partiklar, som är elektriskt ledande. Genom att använda denna teknik, forskarna har utvecklat töjningssensorer, trycksensorer och en dual-mode sensor som kan mäta temperatur och tryck samtidigt.

I det andra tillvägagångssättet, teamet matade antingen grafen- eller kolnanorör till silkesmaskar. Några av dessa nanopartiklar inkorporerades naturligt i silket som maskarna producerade. Än så länge, denna metod har inte producerat elektriskt ledande fibrer, men forskarna experimenterar fortfarande med denna teknik och hoppas att de kan få det att fungera.

Baserat på de preliminära resultaten, Zhang vill utforska sätt att skapa en integrerad uppsättning silkesbaserade, självförsörjande sensorer som skulle drivas av nanogeneratorer. Hon föreslår också att hennes teams silkessensorer kan användas för att bygga mer realistiska robotar som kan känna beröring, temperatur eller luftfuktighet och kan till och med skilja mellan olika personers röster.