蠶絲或成物聯(lián)網(wǎng)傳感器理想材料

 從智能襪(Smart Socks)到健身衣，配備傳感器(Sensor)能監(jiān)測(cè)人體健康狀態(tài)的服裝日益受到歡迎，科學(xué)家正研究以蠶絲取代半導(dǎo)體，作為制造物聯(lián)網(wǎng)穿戴式傳感器的材料。其中一個(gè)可預(yù)見的可能性，是作為一個(gè)整合的無線系統(tǒng)，讓醫(yī)師能更容易的從遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)病患，以便比以往更快速的針對(duì)病患的醫(yī)療需求進(jìn)行處置。

蠶絲能改善物聯(lián)網(wǎng)穿戴式身體傳感器的靈敏度與彈性，有潛力成為理想制造材料。

據(jù)ScienceDaily報(bào)導(dǎo)，北京清華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)，于2017年8月下在第254屆美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)(ACS)年會(huì)上報(bào)告其實(shí)驗(yàn)工作，目標(biāo)為以蠶絲為材料，制造靈敏度與彈性更高的穿戴式身體傳感器。根據(jù)初步的結(jié)果，研究人員希望能進(jìn)一步找到方法，建立由納米發(fā)電機(jī)(Nano-generator)驅(qū)動(dòng)，以蠶絲為材料、可自主運(yùn)作的一組整合的傳感器。

穿戴式身體傳感器已成為最新的必備科技，有極大的發(fā)展?jié)摿?。不過半導(dǎo)體制品先天上有延展性與彈性不佳的限制，尤其在制作穿戴式身體傳感器時(shí)，無法兼顧靈敏度與延展性。

而蠶絲強(qiáng)度勝過鋼鐵，彈性比尼龍(Nylon)更佳，具備生物兼容性(Biocompatible)且質(zhì)輕，有機(jī)會(huì)作為發(fā)展新一代高靈敏度且延展性佳的多用途穿戴式傳感器的理想材料，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各種身體功能。

研究團(tuán)隊(duì)表示，目前蠶絲傳感器有極大的發(fā)展?jié)摿?，并暗示有可能?yīng)用于建立能感測(cè)觸碰、溫度或濕度，甚至分辨不同人聲的更逼真的機(jī)器人。不過蠶絲的導(dǎo)電性不佳，研究人員為了解決此一關(guān)鍵問題，進(jìn)行各種測(cè)試，希望找出能提升蠶絲的導(dǎo)電性，達(dá)到足以應(yīng)用于身體感測(cè)裝置的程度。

研究人員嘗試的第一個(gè)方式是將蠶絲置于華氏1,112~5,432度的惰性氣體環(huán)境中，藉此讓蠶絲充滿氮摻雜碳(N-doped Carbon)及一些石墨化的粒子，而具有導(dǎo)電性。研究人員便運(yùn)用這些具導(dǎo)電性的蠶絲，開發(fā)了壓力傳感器、能同時(shí)測(cè)量壓力與溫度的雙模(Dual-mode)傳感器，以及測(cè)量力(Force)變化的應(yīng)變(Strain)傳感器。

研究人員嘗試的第二種方式是以石墨烯(Graphene)或納米碳管(Carbon Nanotube)混入蠶絲，產(chǎn)出蠶絲當(dāng)中自然的包含了部分的納米粒子，但截至目前為止，尚無法以這種方式產(chǎn)生能導(dǎo)電的蠶絲，不過研究人員仍未放棄實(shí)驗(yàn)，希望最終能以此一方式成功生產(chǎn)能導(dǎo)電的蠶絲。