EO_502

ELETTRONICA OGGI 502 - MAGGIO 2022 46 TECH FOCUS FLEXIBLE ELECTRONICS basati su questo principio hanno prestazioni stabili e alta affidabilità. È stato introdotto un sensore di temperatura ultrasottile simile alla pelle basato su diodi PIN costituito da nano-membrane di silicio. Questo sensore epidermico è in grado di fornire continue caratterizzazioni termiche accurate. Sono state condotte anche indagini fondamentali sulla sensibilità, sui tempi di risposta e sull’accuratezza di questo tipo di sensori flessibili tramite approcci analitici, numerici e sperimentali. Inoltre, recentemente sono stati sviluppati sensori ad alta risoluzione spaziale e ad altaprecisioneper ilmonitoraggio della temperatura del cervello basati sui termistori in polisilicio; questi sensore di temperatura hanno un tempo di risposta di poco più di un secondo e un’alta sensibilità di misura della temperatura. Monitoraggio della pressione I sensori di pressione flessibili stanno diventando sempre più popolari a causa delle loro ampie potenziali applicazioni in aree come i sistemi elettronici cutanei e in diagnostica. In generale, la tecnologia di rilevamento della pressione può essere classificata in tre tipi: capacitivo, piezoresistivo e piezoelettrico. Uno svantaggio di questi sensori è che generalmente soffrono di elevata deformazione quando sono utilizzati per monitorare la salute umana, specialmente quando sono applicati direttamente sulla superficie della pelle. Per imitare la proprietà tattile di rilevamento della pelle naturale, sono richieste grandi matrici di pixel dei sensori di pressione su un substrato flessibile ed estensibile. Sia la progettazione strutturale sia la selezione dei materiali Fig. 2 - Sensore di temperatura flessibile sono state studiate negli ultimi anni per migliorare la sensibilità dei sensori meccanici in modo che migliorino l’emulazione delle attività umane e catturare più i movimenti umani più precisamente. In passato, gli studi erano per lo più diretti verso lo sviluppo di sensori di pressione basati sul silicio convenzionale o su materiali biocompatibili. La sensibilità alla pressione ha ricevuto notevole attenzione perché determina la precisione e l’efficacia della misurazione dei sensori di pressione. In figura 3 viene mostrato un dispositivo di rilevamento della pressione corporea a film sottile flessibile indossabile autoalimentato per il monitoraggio sanitario continuo. Tipicamente, sono stati fabbricati sensori di pressione capacitivi con eccellente sensibilità e tempi di risposta brevi; l’elastomero dielettrico polidimetilsilossano (PDMS) è il materiale chiave per la fabbricazione di film sottili sensibili alla pressione che vengono integrati con la pelle artificiale. Tuttavia, i film sottili PDMS con uno spessore di pochi micrometri subiscono un significativo scorrimento visco-elastico. Per superare questo, nei film sono stati introdotti vari spazi vuoti per consentire alle superfici della microstruttura di deformarsi elasticamente sotto pressione esterna; la risposta alla pressione rilevata dopo i test ha dimostrato che la sensibilità viene notevolmente migliorata. Più recentemente, è stato proposto un sensore di pressione capacitivo basato sull’ ossido di grafene (GO) che ha mostrato una buona flessibilità e robustezza. Oltre ai sensori di pressione microstrutturati di tipo capacitivo altamente sensibili, anche i sensori di tipo resistivo mostrano un enorme potenziale per applicazioni reali grazie alla semplice struttura del dispositivo e al facile processo di fabbricazione. Le prestazioni dei sensori resistivi sono basate sui cambiamenti della resistività del materiale piezoresistivo o della resistenza di contatto degli estensimetri modulata dalle pressioni esterne. In particolare, un sensore tattile flessibile basato sul grafene microstrutturato è stato ideato combinando i vantaggi di entrambi i materiali di grafene e delle microstrutture ordinate. Anche le prestazioni a fatica o la stabilità del sensore sono state studiate a fondo applicando e rilasciando ripetutamente una determinata pressione sul sensore. Successivamente, è stato sviluppato un sensore di pressione resistivo basato sul grafene inciso dal laser che ha mostrato un’elevata sensibilità in un’ampia gamma di valori di pressione. È stato inoltre stabilito un modello analitico per interpretare la relazione tra pressione e conducibilità. Ciò ha ulteriormente chiarito la comprensione del sensore