逆天：麻省理工研究出不用芯片和电池的皮肤传感器

麻省理工学院的科学家们制造了一种无芯片的无线电子 "皮肤"，可以将健康监测信息传输到智能手机上。该设备能够发送与脉搏、汗水和紫外线照射有关的信号，而无需使用芯片或电池。

该团队的传感器设计是一种"电子皮肤"--一种灵活的半导体薄膜，像电子透明胶带一样与皮肤贴合。该传感器的核心是一层超薄的氮化镓薄膜，这种材料既能对机械应变产生电信号，又能对电脉冲产生机械振动。它利用了氮化镓的双向压电特性，既能感知健康指标，又能通过无线通信将信息发送到外部设备。

目前，大多数无线传感器通过由小电池供电的嵌入式蓝牙芯片进行通信。然而，随着健康追踪可穿戴设备的普及，科学家们一直在寻找一种设计下一代传感器的方法，这些传感器正在采取更小、更薄、更灵活的形式。

而麻省理工学院工程师们的这个新设计不需要板载芯片或电池，该研究的作者Jeehwan Kim说："芯片需要大量的电力，但我们的设备可以使一个系统非常轻，而没有任何耗电的芯片。"你可以把它像绷带一样贴在身上，与你手机上的无线器配对，你可以无线监测你的脉搏、汗水和其他生物信号。"

研究人员假设，粘在皮肤上的基于氮化镓的传感器将有其固有的 "共振"振动或频率，压电材料会将其转换为电信号。皮肤状况的任何变化，如心率加快，将影响传感器的机械振动，以及它自动传输的电信号。

Jeehwan Kim说："如果脉搏有任何变化，或者汗液中的化学物质，甚至紫外线照射到皮肤上，所有这些活动都会改变氮化镓薄膜上的表面声波模式。薄膜的灵敏度非常高，它可以检测到这些变化。"

为了测试他们的想法，研究人员制作了一层纯的、高质量的氮化镓薄膜，并将其与一层黄金配对，以提高电信号。氮化镓和金，他们认为是电子皮肤的样本，测量起来只有250纳米厚--大约比人类头发的宽度薄100倍。

科学家们将新的电子皮肤放在志愿者的手腕和脖子上，并使用一个简单的天线来无线注册该设备的频率，而无需物理接触传感器本身。该团队还将该设备与一个薄的离子感应膜配对，使其能够在志愿者抓着一个热垫并开始出汗时感知钠水平的变化。

研究结果显示，该设备足够敏感，能够对志愿者的心跳以及他们汗液中的盐分做出反应，而且该材料的振动产生的电信号可以被天线读取。

这些发现可能是迈向无芯片无线传感器的第一步，研究人员说，他们设想目前的设备可以与其他选择性膜配对，以监测其他重要的生物标志物，如葡萄糖，或与压力水平有关的皮质醇。