Блог

Jul 02, 2023

Графеновые электронные татуировки можно наносить на кожу водой

7 августа 2017 г., автор:

7 августа 2017 г.

Лиза Зига, Phys.org

Исследователи разработали татуировку на основе графена, которую можно наносить непосредственно на кожу с помощью воды, подобно временной татуировке. Но вместо художественного или красочного рисунка новая татуировка почти прозрачна. Его главная привлекательность заключается в том, что уникальные электронные свойства графена позволяют татуировке функционировать как носимое электронное устройство с потенциальным применением, включая биометрическое использование (например, измерение электрической активности сердца, мозга и мышц), а также взаимодействие человека и машины. .

Исследователи под руководством Деджи Акинванде и Наньшу Лу из Техасского университета в Остине опубликовали статью о новой графеновой электронной татуировке в недавнем выпуске журнала ACS Nano.

В чем-то графеновая электронная татуировка похожа на имеющиеся в продаже электронные устройства для отслеживания здоровья и фитнеса: оба типа устройств способны отслеживать частоту сердечных сокращений и биоимпеданс (показатель реакции организма на электрический ток). Но поскольку ультратонкие графеновые татуировки могут полностью соответствовать коже, они обеспечивают качество данных медицинского уровня, в отличие от более низких характеристик жестких электродных датчиков, установленных на ремнях и привязанных к запястью или груди. Исследователи ожидают, что благодаря высокому качеству датчиков графеновые татуировки могут стать многообещающей заменой существующих медицинских датчиков, которые обычно прикрепляются к коже скотчем и требуют геля или пасты для работы электродов.

«Графеновая татуировка представляет собой сухой физиологический датчик, который из-за своей тонкости образует ультраконформный контакт с кожей, что приводит к повышению точности сигнала», — рассказал Phys.org соавтор Шиде Кабири Амери из Техасского университета в Остине. «Конформность приводит к меньшей восприимчивости к артефактам движения, что является одним из самых больших недостатков обычных сухих датчиков и электродов для физиологических измерений».

Новые татуировки сделаны из графена, покрытого ультратонким слоем прозрачного полимера полиметилметакрилата (ПММА). Во время изготовления бислой графен/ПММА переносится на кусок обычной бумаги для татуировок, а затем из бислоя вырезаются различные узоры из змеевиковых лент для изготовления датчиков разных типов. Готовую татуировку затем переносят на любую часть тела, соприкасаясь графеновой стороной с кожей и нанося воду на обратную сторону бумаги для татуировки, чтобы освободить татуировку. Татуировки сохраняют свою полную функцию около двух дней и более, но при желании их можно удалить с помощью липкой ленты.

Поскольку ранее исследователи показали, что теоретически графеновая татуировка должна иметь толщину менее 510 нм, чтобы полностью соответствовать человеческой коже и показывать оптимальные характеристики, толщина татуировки, которую они здесь изготовили, составляет всего 460 нм. В сочетании с оптической прозрачностью двухслойного графена/ПММА примерно 85% и тем фактом, что татуировки более растягиваются, чем человеческая кожа, полученные графеновые татуировки едва заметны как механически, так и оптически.

Испытания показали, что графеновые электронные татуировки могут успешно использоваться для измерения различных электрофизиологических сигналов, включая температуру кожи и уровень гидратации кожи, а также могут функционировать как электрокардиограмма (ЭКГ), электромиограмма (ЭМГ) и электроэнцефалограмма (ЭЭГ) для измерения электрического напряжения. деятельность сердца, мышц и мозга соответственно.

«Электронные татуировки из графена наиболее перспективны для потенциального применения в мобильном здравоохранении, вспомогательных технологиях и человеко-машинных интерфейсах», — сказал Кабири Амери. «В области человеко-машинных интерфейсов электрофизиологические сигналы, записанные от мозга и мышц, могут быть классифицированы и назначены для конкретных действий в машине. Эта область исследований может иметь приложения для Интернета вещей, умных домов и городов, взаимодействия человека с компьютером. , умные инвалидные коляски, технология речевой помощи, мониторинг отвлеченного вождения и управление человеком-роботом. Недавно мы продемонстрировали применение графеновых татуировок для восприятия человеческих сигналов для беспроводного управления летающими объектами. Об этой демонстрации будет сообщено в ближайшем будущем».