Grafiet-gebaseerde Sensor Verhoopt Gevoeligheid & Flexibiliteit voor Draagbare Medische Apparaten

Onderzoekers hebben grafiet-gebaseerde sensortechnologie ontwikkeld met behulp van G-Putty materiaal — een hoog buigzame grafiet gemengde kit. De geprintte sensoren zijn 50 keer gevoeliger dan de industriestandaard en presteren beter dan andere vergelijkbare nano-ingeschakelde sensoren op een belangrijke metriek: flexibiliteit. Het maximaliseren van gevoeligheid en flexibiliteit zonder prestatieverlies maakt de technologie een ideale kandidaat voor de opkomende gebieden van draagbare elektronica en medische diagnostische apparaten.

Het team demonstreerde dat het een low-cost, geprint, grafiet nanocomposiet rek-sensor kan produceren. Door inkt met verschillende viscositeiten (vloeibaarheid) te creëren en te testen, ontdekte het team dat het G-Putty inkt kan afstemmen volgens printtechnologie en toepassing. In medische instellingen zijn rek-sensoren een waardevol diagnostisch instrument gebruikt om veranderingen in mechanische rek te meten, zoals polsslag, of veranderingen in de slikvaardigheid van een CVA-patiënt. Een rek-sensor werkt door deze mechanische verandering te detecteren en om te zetten in een proportioneel elektrisch signaal, waardoor het fungeert als mechanisch-elektrische converter. Hoewel rek-sensoren momenteel beschikbaar zijn, zijn ze meestal gemaakt van metaalfolie die beperkingen oplegt in termen van draagbaarheid, veelzijdigheid en gevoeligheid.

Het team transformeerde G-putty in een inkmengsel dat uitstekende mechanische en elektrische eigenschappen heeft. De inkt kan omgezet worden in een werkend apparaat met industriële printmethoden, van schermprinten tot aerosol en mechanische depositie. Een extra voordeel is dat het team een verscheidenheid aan parameters tijdens het productieproces kan controleren, wat de mogelijkheid biedt om de gevoeligheid van het materiaal af te stemmen voor specifieke toepassingen die detectie van minieme rekken vereisen.

De ontwikkeling van de sensoren vertegenwoordigt een aanzienlijke stap voorwaarts in draagbare diagnostische apparaten — apparaten die in aangepaste patronen geprint kunnen worden en comfortabel op de huid van een patiënt gemonteerd kunnen worden om een reeks verschillende biologische processen te monitoren. Het team onderzoekt toepassingen om real-time ademhaling en pols, gewrichtsbeweging en gang, en vroege weeën in zwangerschap te monitoren. Omdat de sensoren hoge gevoeligheid, stabiliteit en een groot meetbereik combineren met de mogelijkheid om maatwerkpatronen op flexibele, draagbare substraten te printen, kan het team de sensor afstemmen op de toepassing.