Er is een draagbaar elektronisch apparaat ontdekt dat zich aan het lichaam kan hechten en als luidspreker en microfoon kan fungeren
Het ontdekken en ontwerpen van draagbare elektronische apparaten die door klanten op hun lichaam kunnen worden gedragen, is de afgelopen jaren in opkomst. Zo'n draagbare technologie of gadget kan aan de mens worden bevestigd huid en kan bijvoorbeeld de gezondheids- of fitnessstatus van een persoon volgen. Dergelijke 'health of activity trackers' en smartwatches worden nu door verschillende technologiespelers op de markt vervaardigd en hun populariteit neemt toe. Ze hebben kleine bewegingssensoren die synchroniseren met mobiele apparaten mogelijk maken. Deze zijn een onderdeel geworden van het dagelijks leven van mensen.
Een speaker en microfoon die gedragen kan worden!
Wetenschappers van UNIST's School of Energy and Chemical Engineering hebben een innovatieve draagbare technologie voor de menselijke huid ontworpen die een 'plakbare' luidspreker wordt en microfoon. Dit materiaal is een ultradunne, transparante hybride nanomembranen (minder dan 100 nanometer) die van nature geleidend is. Dit nanomembraan kan veranderen in een luidspreker die op elk apparaat kan worden aangesloten om geluid te produceren. De nanomembranen zijn in principe dunne scheidingslagen met een dikte op nanoschaal. Ze zijn zeer flexibel, ultralicht in gewicht en hebben een superieure hechting waardoor ze zich direct op elk type ondergrond kunnen hechten. Routinematig verkrijgbare nanomembranen zijn gevoelig voor scheuren en vertonen geen elektrische geleidbaarheid, en dit is de reden dat dergelijke opkomende technologieën beperkend zijn geweest. Om deze beperkingen te omzeilen, hebben onderzoekers een zilveren nanodraadmatrix ingebed in een transparant polymeer nanomembraan. Een dergelijke hybride heeft dan de extra eigenschap dat hij geleidend is, maar niet alleen ultradun, transparant en over het geheel genomen onopvallend van uiterlijk. De dunheid is opmerkelijk en betekent dat het 1000 keer dunner is dan een enkel vel papier! De extra eigenschappen vergemakkelijken een efficiënte interactie met gebogen en dynamische oppervlakken zonder te scheuren of te barsten. Met behulp van dergelijke hybride nanomembranen, die opmerkelijke optische, elektrische en mechanische eigenschappen hebben, konden onderzoekers luidsprekers en microfoons vervaardigen die op de huid konden worden bevestigd.
De spreker gebruikte een elektrische wisselspanning om de zilveren nanodraadmatrix te verwarmen, die vervolgens geluidsgolven (thermo-akoestisch geluid) produceerde als gevolg van temperatuur-geïnduceerde oscillaties in de omringende lucht. Voor praktische demonstratie gebruikten ze een commerciële microfoon om het geluid te detecteren en op te nemen. Het luidsprekerapparaat dat op de huid was bevestigd, speelde goed en geluiden waren gemakkelijk herkenbaar. Om als microfoon te werken, werden hybride nanomembranen ingevoegd tussen elastische films (polydimethylsiloxaan met micropatroon) met kleine patronen in een sandwichachtige structuur. Het kon geluid en trillingen van stembanden met precisie detecteren. Dit gebeurt vanwege de tribo-elektrische spanning die wordt gegenereerd tijdens contact met de elastische films. Dit werd ook praktisch getest en werkte soepel.
Zo'n flinterdunne, rekbare, transparante skin-attachable technologie die de menselijke huid omzet in een luidspreker of microfoon is inderdaad interessant voor klanten voor recreatieve doeleinden. Deze technologie kan ook nuttig zijn in commerciële toepassingen. Het ontwerp van de microfoon kan bijvoorbeeld worden aangepast om te worden gebruikt om spraakgestuurde beveiligingssystemen voor smartphones of computers te ontgrendelen. Het kan worden gebruikt voor slechthorenden en spraakstoornissen, voor gebruik in sensoren en conforme medische apparaten. Voor commercieel gebruik moeten de mechanische duurzaamheid en prestaties van het apparaat worden verbeterd. Deze studie heeft de weg vrijgemaakt voor een nieuwe generatie draagbare sensoren en apparaten. De zorg voor de veiligheid van dergelijke draagbare apparaten blijft. Hoewel er zeer weinig wetenschappelijke literatuur beschikbaar is om de schadelijke effecten van dergelijke apparaten volledig te bewijzen, is het algemeen bekend dat deze apparaten straling uitzenden, met name mobiele telefoons en wifi-verbindingen. Het is zorgwekkend dat deze elektronische apparaten zo worden gedragen dat ze in direct contact staan met ons lichaam. Er bestaat een mogelijkheid dat langdurige blootstelling aan deze apparaten langdurige gezondheidsrisico's voor een persoon kan veroorzaken. Er is meer bewustzijn nodig van zowel fabrikanten als consumenten over de vraag of dergelijke apparaten zijn ontworpen door alle juiste veiligheidsprocedures te volgen.
***
Bron (nen)
Kang S et al. 2018. Transparante en geleidende nanomembranen met orthogonale zilveren nanodraadarrays voor op de huid te bevestigen luidsprekers en microfoons. Wetenschap Advances. 4 (8).
https://doi.org/10.1126/sciadv.aas8772
***
