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Jul 02, 2023

Los tatuajes electrónicos de grafeno se pueden aplicar en la piel con agua

7 de agosto de 2017 reportaje por

Característica del 7 de agosto de 2017

por Lisa Zyga, Phys.org

Los investigadores han diseñado un tatuaje a base de grafeno que se puede laminar directamente sobre la piel con agua, de forma similar a un tatuaje temporal. Pero en lugar de presentar diseños artísticos o coloridos, el nuevo tatuaje es casi transparente. Su principal atractivo es que las propiedades electrónicas únicas del grafeno permiten que el tatuaje funcione como un dispositivo electrónico portátil, con aplicaciones potenciales que incluyen usos biométricos (como medir la actividad eléctrica del corazón, el cerebro y los músculos), así como interacciones hombre-máquina. .

Los investigadores, dirigidos por Deji Akinwande y Nanshu Lu de la Universidad de Texas en Austin, publicaron un artículo sobre el nuevo tatuaje electrónico de grafeno en una edición reciente de ACS Nano.

De alguna manera, el tatuaje electrónico de grafeno es similar a los dispositivos electrónicos disponibles comercialmente para el seguimiento de la salud y el estado físico: ambos tipos de dispositivos son capaces de monitorear la frecuencia cardíaca y la bioimpedancia (una medida de la respuesta del cuerpo a una corriente eléctrica). Pero debido a que los tatuajes de grafeno ultrafinos pueden adaptarse completamente a la piel, ofrecen una calidad de datos de grado médico, en contraste con el menor rendimiento de los sensores de electrodos rígidos montados en bandas y atados a la muñeca o al pecho. Debido a la detección de alta calidad, los investigadores esperan que los tatuajes de grafeno puedan ofrecer reemplazos prometedores para los sensores médicos existentes, que generalmente se adhieren a la piel y requieren gel o pasta para permitir que los electrodos funcionen.

"El tatuaje de grafeno es un sensor fisiológico seco que, debido a su delgadez, forma un contacto ultraconforme con la piel, lo que resulta en una mayor fidelidad de la señal", dijo a Phys.org el coautor Shideh Kabiri Ameri de la Universidad de Texas en Austin. "La conformabilidad da como resultado una menor susceptibilidad a los artefactos de movimiento, que es uno de los mayores inconvenientes de los sensores y electrodos secos convencionales para las mediciones fisiológicas".

Los nuevos tatuajes están hechos de grafeno recubierto con una capa ultrafina de polímero transparente (metacrilato de metilo) (PMMA). Durante la fabricación, la bicapa de grafeno/PMMA se transfiere a una pieza de papel de tatuaje común y luego se talla la bicapa en diferentes patrones de cintas serpentinas para hacer diferentes tipos de sensores. Luego, el tatuaje terminado se transfiere a cualquier parte del cuerpo poniendo el lado de grafeno en contacto con la piel y aplicando agua en la parte posterior del papel del tatuaje para liberar el tatuaje. Los tatuajes conservan su función completa durante unos dos días o más, pero se pueden quitar con un trozo de cinta adhesiva si se desea.

Dado que los investigadores demostraron anteriormente que, teóricamente, un tatuaje de grafeno debe tener menos de 510 nm de grosor para adaptarse completamente a la piel humana y exhibir un rendimiento óptimo, el tatuaje que fabricaron aquí tiene solo 460 nm de grosor. En combinación con la transparencia óptica bicapa de grafeno/PMMA de aproximadamente el 85 % y el hecho de que los tatuajes son más elásticos que la piel humana, los tatuajes de grafeno resultantes son apenas perceptibles, tanto mecánica como ópticamente.

Las pruebas demostraron que los tatuajes electrónicos de grafeno se pueden usar con éxito para medir una variedad de señales electrofisiológicas, incluida la temperatura de la piel y la hidratación de la piel, y pueden funcionar como electrocardiograma (ECG), electromiograma (EMG) y electroencefalograma (EEG) para medir la electricidad actividad del corazón, los músculos y el cerebro, respectivamente.

"Los tatuajes electrónicos de grafeno son los más prometedores para aplicaciones potenciales en el cuidado de la salud móvil, las tecnologías asistidas y las interfaces hombre-máquina", dijo Kabiri Ameri. "En el área de interfaces hombre-máquina, las señales electrofisiológicas registradas desde el cerebro y los músculos pueden clasificarse y asignarse para una acción específica en una máquina. Esta área de investigación puede tener aplicaciones para Internet de las cosas, casas y ciudades inteligentes, interacción humano-computadora. , sillas de ruedas inteligentes, tecnología de asistencia del habla, monitoreo de conducción distraída y control humano-robot. Recientemente, hemos demostrado la aplicación de tatuajes de grafeno para detectar señales humanas para controlar objetos voladores de forma inalámbrica. Esa demostración se informará en un futuro próximo".

Más información: Shideh Kabiri Ameri et al. "Sensores electrónicos de tatuaje de grafeno". ACS Nano. DOI: 10.1021/acsnano.7b02182

Información del diario:ACS Nano

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