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理大學者研發超柔軟高透氣度電子設備 卓越認可具應用前途

2023年6月16日

研究及創新

理大軟材料及器件講座教授及應用生物及化學科技學系教授鄭子劍教授榮獲由香港工程科學院頒發的首屆香港工程科技獎。

鄭教授分享具持久生物相容性的可植入生物電子學方面的研究見解。


智能可穿戴科技正改變電子設備的模式,更貼近人體的適應需求。香港理工大學(理大)學者研發出高性能、超柔軟且高透氣度的電子設備,並提高其實用性。 

理大軟材料及器件講座教授及應用生物及化學科技學系教授鄭子劍教授榮獲由香港工程科學院頒發的首屆香港工程科技獎,表揚和肯定鄭教授在超柔軟且高透氣度電子設備範疇的卓越研究和貢獻。

鄭教授說:「我們深信近期研發的高透氣度電子設備,將為貼在皮膚上和人體內植入式生物電子裝置帶來深遠影響,尤其是電子裝置的長遠生物相容性和適用性的先進發展。」

穿戴式、人體內植入式和貼在皮膚上的先進柔軟電子設備為監測健康、復康和生物醫學工程帶來前所未有的突破。 柔軟且高透氣度的電子設備增強人體舒適度,,具備實時記錄身體狀況的功能、並可提供適切治療方案,引領個人化的醫療保健設備的進展。

體內植入式裝置
最近,鄭教授領導的一項研究,成功開發出一種晶圓級圖案化方案( wafer-scale patternable strategy),製造高分辨率的超柔軟、高彈性、透氣度極佳的液態金屬微電極 (μLME)。 纖維氈的高孔隙率令液態金屬微電極,於空氣、濕氣和液體的環境中均能維持極高的透氣效能。由於液態金屬微電極在透氣度、生物相容性、導電性和拉伸性方面均具優勢,適用於體內植入式生物電子裝置,而維持設備高密度和持久舒適度,對於植入式生物電子裝置的應用至關重要。

研究文章「用於具持久生物相容性的可植入生物電子學的超透氣、具拉伸性的晶圓圖案」(Wafer-patterned, permeable, and stretchable liquid metal microelectrodes for implantable bioelectronics with chronic biocompatibility)已於2023年5月在權威期刊《科學進展》(Science Advances)上發表。值得一提的是,成功製備的液態金屬微電極漸漸為大範圍、超透氣、具拉伸性的纖維氈發展鋪路,發展成高密度多功能植入式兼可與生物相容的液態金屬 (LM) 電子設備。這項發明解決了薄膜長期貼在皮膚和組織表面引起的濕冷、濕熱、皮膚發炎等問題。

軟材料和設備的研究,基本上需要跨學科專家和研究人員的通力合作。 鄭教授說:「透過不斷閱讀、討論和思考人類未來需要,啟發科研力量。」

超彈性透氣導體
早前關於新型超彈性且透氣度高的創新導體發明,展示了跨學科研如物理學和生物醫學工程學領域合作的重要性。 由鄭教授領導的研究團隊開發了一種名為液態金屬纖維氈(LMFM)的新型導體,可以製造具有生物相容性和多功能的單片可伸縮導電材料。 

研究文章「超透氣彈性液態金屬纖維氈可實現生物相容性兼高彈性電子材料」(Permeable superelastic liquid-metal fibre mat enables biocompatible and monolithic stretchable electronics) 於2021年2月在國際科學期刊《自然-材料科學》(Nature Materials)上發表。透過把液態金屬塗抹或打印於彈性纖維物料,使液態金屬纖維氈保持高透氣度及變得更有彈性。

鄭教授致力創新研究榮獲香港工程科技獎,充分肯定他在生物醫學工程及材料科學領域的貢獻。嶄新研發的液態金屬纖維氈,用途廣泛及簡單易用,使具彈性的單片導電材料集高密度、多功能性和耐用於一身。

應用具彈性的導體用作電極和電流收集器的設備,或互連橋接不同有源組件,使各種具彈性的電子裝備能多方面應用在健康監測、醫療診斷和治療、智能驅動、能量轉換和儲存以及物聯網。

 

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