基于皮肤控制的电子与神经形态纹身
人机交互
2024-10-10 v1
摘要
过去十年发展而来的可穿戴人体活动传感器呈现出明显趋势：在保持电气特性的同时变得更薄更难以察觉，Graphene e-tattoos（石墨烯电子纹身）是其中最典型的代表。然而，现代可穿戴设备面临的一个持续性挑战是：由于传感器的采集部位与信号传输介质之间的距离，导致信号性能下降。为此，本文提出直接利用人体皮肤作为信号传输介质，并配合低成本凝胶电极，对基于2D晶体管的可穿戴设备进行快速探测。我们展示了，皮肤的皮下层可有效充当电解质，使其能够为置于皮肤表面的石墨烯和其他2D材料制成的半导体薄膜施加电位。当石墨烯晶体管经全身偏置后，其电荷载流子迁移率可达最高6500 cm²/V·s，MoS₂和PtSe₂晶体管的迁移率分别可达30 cm²/V·s和1 cm²/V·s。最后，通过在器件结构中引入Nafion层，我们观察到神经形态功能，将这些e-tattoos转化为通过皮肤本身控制的神经生物电子器件。神经形态生物电子纹身有望发展出自我感知和独立的智能可穿戴设备，这对于理解和改进整体人类性能具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2410.05449,
title = {Skin Controlled Electronic and Neuromorphic Tattoos},
author = {Dmitry Kireev and Nandu Koripally and Samuel Liu and Gabriella Coloyan Fleming and Philip Varkey and Joseph Belle and Sivasakthya Mohan and Sang Sub Han and Dong Xu and Yeonwoong Jung and Xiangfeng Duan and Jean Anne C. Incorvia and Deji Akinwande},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.05449},
year = {2024}
}