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研究圖像。圖片來源：POSTECH

由浦項科技大學（POSTECH）材料科學與工程系的Sei Kwang Hahn教授和Tae Yeon Kim博士領導的研究團隊使用金納米線開發了一種集成的可穿戴傳感器設備，可以同時有效地測量和處理兩個生物信號。他們的研究成果發表在《先進材料》雜志上。

可穿戴設備有各種形式，如附件和貼片，在檢測物理、化學和電生理信號以進行疾病診斷和管理方面發揮著關鍵作用。研究進展集中在設計能夠同時測量多個生物信號的可穿戴設備上。

然而，一個主要的挑戰是每個信號測量所需的不同材料，導致接口損壞、復雜制造和器件穩定性降低。此外，這些不同的信號分析需要更多的信號處理系統和算法。

該團隊使用各種形狀的金（Au）納米線解決了這一挑戰。雖然銀（Ag）納米線以其薄、輕盈和導電性而聞名，通常用于可穿戴設備，但該團隊將它們與金合并在一起。他們通過涂覆銀納米線的外部來開發塊狀金納米線，從而控制了電偶現象。

隨后，他們通過選擇性地蝕刻鍍金納米線中的銀來制造空心金納米線。塊狀金納米線對溫度變化反應靈敏，而空心金納米線對應變的微小變化表現出高敏感性。

然后將這些納米線圖案化到由苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯（SEBS）聚合物制成的基板上，無縫集成，無需分離。通過利用兩種類型的金納米線，每種納米線都具有不同的特性，他們設計了一種能夠測量溫度和應變的集成傳感器。

此外，他們還設計了一個用于信號分析的邏輯電路，利用了在圖案中引入微米級波紋所產生的負規格因子。這種方法成功創建了一個智能可穿戴設備系統，該系統不僅可以捕獲信號，還可以同時分析信號，所有這些都使用單一的金材料。

該團隊的傳感器在檢測細微的肌肉震顫、識別心跳模式、通過聲帶震顫識別語音以及監測體溫變化方面表現出良好的性能。值得注意的是，這些傳感器保持了高穩定性，而不會損壞材料界面。它們的柔韌性和良好的拉伸性使它們能夠無縫地貼合彎曲的皮膚。

Sei Kwang Hahn教授表示：“這項研究強調了開發能夠分析各種生物信號的未來生物電子學平臺的潛力。他補充說：“我們設想了包括醫療保健和集成電子系統在內的各個行業的新前景。