ตามที่คาดไว้ การสร้างอุปกรณ์ดังกล่าวต้องใช้ส่วนประกอบที่นุ่มและยืดหยุ่นได้เพื่อให้เข้ากันได้กับผิวหนังของมนุษย์ องค์ประกอบที่สำคัญอย่างหนึ่งของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผิวหนังคือตัวนำแบบยืดหดได้ในตัว ซึ่งจะส่งสัญญาณไฟฟ้าระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ เพื่อการทำงานที่เชื่อถือได้และประสิทธิภาพคุณภาพสูง จำเป็นต้องมีตัวนำแบบยืดได้ซึ่งมีความหนาบางเฉียบ การนำไฟฟ้าคล้ายโลหะ มีความยืดหยุนสูง และง่ายต่อการสร้างลวดลาย แม้จะมีการวิจัยอย่างกว้างขวาง แต่ก็ยังไม่สามารถพัฒนาวัสดุที่มีคุณสมบัติเหล่านี้ทั้งหมดพร้อมกันได้ เนื่องจากมักมีข้อแลกเปลี่ยนระหว่างกัน

นำโดยศาสตราจารย์ HYEON Taeghwan และ KIM Dae-Hyeong นักวิจัยจาก Center for Nanoparticle Research ภายใน Institute for Basic Science (IBS) ในกรุงโซล ประเทศเกาหลีใต้ เปิดเผยวิธีการใหม่ในการผลิตวัสดุคอมโพสิตในรูปแบบของ nanomembrane ซึ่งมาพร้อมกับ คุณสมบัติทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้น วัสดุคอมโพสิตชนิดใหม่นี้ประกอบด้วยลวดนาโนโลหะที่บรรจุอย่างแน่นหนาในชั้นเดียวภายในฟิล์มยางบางเฉียบ

วัสดุใหม่นี้ถูกสร้างขึ้นโดยใช้กระบวนการที่ทีมพัฒนาเรียกว่า "วิธีการประกอบแบบลอยตัว" แอสเซมบลีลูกลอยใช้ประโยชน์จากเอฟเฟกต์ Marangoni ซึ่งเกิดขึ้นในสองเฟสของเหลวที่มีแรงตึงผิวต่างกัน เมื่อมีการไล่ระดับของแรงตึงผิว กระแส Marangoni จะถูกสร้างขึ้นจากบริเวณที่มีแรงตึงผิวที่ต่ำกว่าไปยังบริเวณที่มีแรงตึงผิวที่สูงขึ้น ซึ่งหมายความว่าการหยดของเหลวที่มีแรงตึงผิวที่ต่ำกว่าบนผิวน้ำจะลดแรงตึงผิวเฉพาะที่ และผลลัพธ์ของการไหลของ Marangoni ทำให้ของเหลวที่ตกลงมากระจายอย่างบางเบาทั่วผิวน้ำ

นาโนเมมเบรนถูกสร้างขึ้นโดยใช้วิธีการประกอบแบบลอยซึ่งประกอบด้วยกระบวนการสามขั้นตอน ขั้นตอนแรกเกี่ยวข้องกับการหยดสารละลายคอมโพสิต ซึ่งเป็นส่วนผสมของลวดนาโนโลหะ ยางที่ละลายในโทลูอีน และเอทานอล ลงบนผิวน้ำ เฟสยางโทลูอีนยังคงอยู่เหนือน้ำเนื่องจากคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ ในขณะที่สายนาโนจะลงเอยที่ส่วนต่อประสานระหว่างเฟสของน้ำกับโทลูอีน เอทานอลในสารละลายผสมกับน้ำเพื่อลดแรงตึงผิวในพื้นที่ ซึ่งจะสร้างกระแส Marangoni ที่แพร่กระจายออกไปด้านนอกและป้องกันการรวมตัวของสายนาโน สิ่งนี้จะประกอบวัสดุนาโนให้เป็นชั้นเดียวที่ส่วนต่อประสานระหว่างน้ำกับฟิล์มยาง/ตัวทำละลายที่บางมาก ในขั้นตอนที่สอง สารลดแรงตึงผิวจะลดลงเพื่อสร้างคลื่นลูกที่สองของกระแส Marangoni ซึ่งทำให้เส้นสายนาโนแน่น ในที่สุด ในขั้นตอนที่สาม โทลูอีนจะระเหยกลายเป็นนาโนเมมเบรนที่มีโครงสร้างเฉพาะตัว ซึ่งจะมีชั้นเดียวที่มีความหนาแน่นสูงของสายนาโนถูกฝังบางส่วนในฟิล์มยางบางเฉียบ

โครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ช่วยให้กระจายความเครียดได้อย่างมีประสิทธิภาพในฟิล์มยางบางเฉียบ ทำให้มีคุณสมบัติทางกายภาพที่ดีเยี่ยม เช่น การยืดตัวได้มากกว่า 1,000% และความหนาเพียง 250 นาโนเมตร โครงสร้างนี้ยังช่วยให้สามารถเชื่อมด้วยความเย็นและการซ้อนนาโนเมมเบรนแบบสองชั้นเข้าด้วยกัน ซึ่งนำไปสู่ค่าการนำไฟฟ้าที่เหมือนโลหะมากกว่า 100,000 วินาที/ซม. นอกจากนี้ นักวิจัยยังแสดงให้เห็นว่า นาโนเมมเบรนสามารถสร้างลวดลายโดยใช้โฟโตลิโทกราฟี ซึ่งเป็นเทคโนโลยีหลักที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เชิงพาณิชย์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง ดังนั้นจึงคาดว่า nanomembrane จะทำหน้าที่เป็นวัสดุใหม่สำหรับผิวอิเล็กทรอนิกส์

นัยของการศึกษานี้อาจไปไกลกว่าการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผิวหนัง แม้ว่าการศึกษานี้จะแสดงวัสดุคอมโพสิตที่ประกอบด้วยสายนาโนเงินภายในยางสไตรีน-เอทิลีน-บิวทิลีน-สไตรีน (SEBS) แต่ก็สามารถใช้วิธีการประกอบแบบลอยตัวกับวัสดุนาโนต่างๆ เช่น วัสดุนาโนแม่เหล็กและวัสดุนาโนเซมิคอนดักเตอร์ ตลอดจนประเภทอื่นๆ ของอีลาสโตเมอร์ เช่น TPU และ SIS ดังนั้นจึงคาดว่าชุดโฟลตจะสามารถเปิดสาขาการวิจัยใหม่ๆ ที่เกี่ยวข้องกับนาโนเมมเบรนชนิดต่างๆ ที่มีหน้าที่ต่างกัน