Созданы растягивающиеся волноводы для носимой электроники

Исследователи разработали эластичные плазмонные волноводы, которые сохраняют эффективную и стабильную передачу сигналов даже при растяжении, изгибе или скручивании. Эта технология может позволить встраивать функции мониторинга здоровья и связи в повседневную одежду.

Исследователи создали эластичные плазмонные волноводы, которые полностью восстанавливают свою форму после растяжения и сохраняют эффективную передачу сигналов. Автор: Цзоцзя Ван, Чжэцзянский университет

Плазмонные волноводы — это микроскопические структуры, которые направляют свет, связывая его с электронами на металлической поверхности. Новые гибкие волноводы передают так называемые псевдоповерхностные плазмон-поляритоны, которые формируются на более длинных волнах (радиочастотах), а не в инфракрасном или видимом диапазоне.

«Хотя наша работа находится на стадии исследований, она демонстрирует захватывающую возможность объединения передовых электромагнитных технологий с мягкими, растягивающимися материалами», — сказал руководитель исследовательской группы Цзоцзя Ван из Чжэцзянского университета.

В журнале Optical Materials Express исследователи описали свои эластичные волноводы, которые полностью восстанавливают первоначальные размеры и форму после растяжения. Эксперименты показали, что волноводы обеспечивают стабильную передачу сигнала с высокой эффективностью даже при деформации.

«Растягивающиеся плазмонные волноводы могут быть интегрированы в носимые и текстильные устройства для мониторинга жизненных показателей, поддержки беспроводной связи или незаметного отслеживания здоровья», — добавил Ван.

Гибкие технологии

По сравнению с инфракрасными и видимыми аналогами, псевдоповерхностные плазмоны легче интегрировать с электроникой, они позволяют создавать более компактные устройства и лучше проникают через такие материалы, как пластик и ткань.

Для создания волноводов исследователи разработали конструкцию, в которой деформируемые металлические провода спирально наматываются на термопластичный полиуретан. Этот подход обеспечивает как эластичное восстановление, так и отличную совместимость с тканью и кожей.

Стабильность сигнала

Эксперименты показали, что волноводы могут растягиваться до 50% без изменения ширины, а передача сигнала изменяется не более чем на 10% при растяжении. Волноводы продолжали эффективно передавать сигналы даже при изгибе или скручивании.

В настоящее время исследователи интегрируют эти волноводы в прототип нагрудного ремня, который использует электромагнитную мета-ткань для обнаружения сердцебиения человека. Также планируется исследовать передовые текстильные технологии с включением более мелких микроструктур для улучшения механических характеристик умных текстильных систем.