Op grafiet gebaseerde sensor voor draagbare medische apparaten

Onderzoekers hebben op grafeen gebaseerde detectietechnologie ontwikkeld met behulp van G-Putty-materiaal - een zeer kneedbare met grafeen gemengde stopverf. De geprinte sensoren zijn 50 keer gevoeliger dan de industriestandaard en presteren beter dan andere vergelijkbare nano-enabled sensoren in een belangrijke maatstaf:flexibiliteit. Door de gevoeligheid en flexibiliteit te maximaliseren zonder de prestaties te verminderen, is de technologie een ideale kandidaat voor de opkomende gebieden van draagbare elektronica en medische diagnostische apparaten.

Het team toonde aan dat het een goedkope, gedrukte, grafeen-nanocomposiet-reksensor kan produceren. Door inkten met verschillende viscositeiten (vloeibaarheid) te maken en te testen, ontdekte het team dat het G-Putty-inkten kon afstemmen op de printtechnologie en toepassing. In medische omgevingen zijn reksensoren een waardevol diagnostisch hulpmiddel dat wordt gebruikt om veranderingen in mechanische belasting te meten, zoals de hartslag, of veranderingen in het slikvermogen van een slachtoffer van een beroerte. Een reksensor werkt door deze mechanische verandering te detecteren en deze om te zetten in een proportioneel elektrisch signaal, en fungeert daarbij als mechanisch-elektrische omzetter. Hoewel er momenteel spanningssensoren beschikbaar zijn, zijn ze meestal gemaakt van metaalfolie, wat beperkingen met zich meebrengt op het gebied van draagbaarheid, veelzijdigheid en gevoeligheid.

Het team veranderde G-putty in een inktmengsel met uitstekende mechanische en elektrische eigenschappen. De inkten kunnen worden omgezet in een werkend apparaat met behulp van industriële drukmethoden, van zeefdruk tot aerosol en mechanische depositie. Een bijkomend voordeel is dat het team tijdens het fabricageproces verschillende parameters kan controleren, wat de mogelijkheid biedt om de gevoeligheid van het materiaal af te stemmen op specifieke toepassingen die detectie van minieme spanningen vereisen.

De ontwikkeling van de sensoren betekent een aanzienlijke stap voorwaarts in draagbare diagnostische apparaten - apparaten die in aangepaste patronen kunnen worden geprint en comfortabel op de huid van een patiënt kunnen worden gemonteerd om een ​​reeks verschillende biologische processen te bewaken. Het team onderzoekt toepassingen om realtime ademhaling en hartslag, gewrichtsbeweging en gang en vroege bevalling tijdens de zwangerschap te volgen. Omdat de sensoren een hoge gevoeligheid, stabiliteit en een groot detectiebereik combineren met de mogelijkheid om op maat gemaakte patronen op flexibele, draagbare substraten te printen, kan het team de sensor afstemmen op de toepassing.