나노기술 및 정책 정보

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복잡한 인체 피부 특성을 시뮬레이션하는 멀티모드 웨어러블 섬유 센서 개발은 의료 보건, 전자 피부, 인공 지능과 바이오 의학 전자 응용 분야에서의 핵심임.

중국 중위안(中原, 중원) 공대 Kun Qi 연구원 연구팀은 확장 가능한 압력 저항 탄소나노튜브 삽입 나노 섬유 센서 원사를 개발함. 연구팀이 개발한 원사의 기계적 강도는 웨어러블 직물 센서를 짜기에 충분하며, 압력, 인장과 휨 같은 기계적 자극을 검출하고 구분할 수 있음.

연구팀은 간편한 정전기 방적기술을 통해 압축 탄성 나노섬유를 인장 가능한 섬유 형태 코어 전극에 코팅하여 스마트 감지 나노섬유 원사를 개발하였음.

이런 직물 센서는 1차원 매크로 원사에서 서브미크론 탄성 나노섬유 및 내부 나노탄소튜브 침투 네트워크에 이르기까지 미세한 계층구조를 가지고 있음. 이런 센서는 큰 접촉 면적, 다중 접촉 부위와 더 큰 변형 공간을 갖추고 있으며, 높은 민감도와 넓은 감지 범위를 가지기 때문에 다양한 기계적 자극의 다중 모드 감자에 사용할 수 있음.

직물 센서가 복잡한 표면에 부착되거나 직물에 집적할 수 있기 때문에 동적인 인체 움직임의 연속적인 순간 상태 검출과 움직임의 형태를 구분할 수 있음. 예를 들면 손가락, 손가락과 손목이 구부러지고, 볼이 볼록 하고, 음성 인식과 삼키는 동작 및 호흡과 맥박의 생리 신호를 모니터링 할 수 있는 것으로 나타났음.

또한 압력 및 변형 분포를 측정하여 공간 매핑을 하는데 섬유 감지 플랫폼이 성공적으로 통합되어 전자 섬유 및 웨어러블 장치에 응용될 수 있는 유망한 후보임.

본 연구 성과는 ‘Carbon’ ("Weavable and Stretchable Piezoresistive Carbon Nanotubes-embedded Nanofiber Sensing Yarns for Highly Sensitive and Multimodal Wearable Textile Sensor") 지에 게재됨.