'Pele eletrônica' de materiais biologicamente corretos pode rastrear sinais vitais humanos com ultra-alta precisão

Peles eletrônicas baseadas em redes de microcápsulas quase 2D. A) Esquema de produção de microcápsulas de grafeno através de um método de pouso suave. B) Frações de diâmetro de exclusão de tamanho de cascata baseadas em malha de microcápsulas. Inserção, imagem óptica da microcápsula de grafeno presa por uma malha de arame de aço de 500 µm. C) Construção de ≈ 850 µm eletrônico. i) As cápsulas são depositadas sobre uma camada de Ecoflex entre os contatos de tinta prata e fios de prata previamente aderidos à superfície. ii) Uma fina camada de Ecoflex é então colocada sobre a superfície da amostra, encapsulando totalmente as cápsulas. iii) Uma capa eletrônica completa. D) Esquema mostrando a seção transversal de um dispositivo de pele eletrônica montado. E) Fator de calibre otimizado para ≈ 650 µm pele eletrônica foi invariante com tamanho de área de rede quasi-2D. A linha tracejada é o fator de calibre otimizado previsto de um único ≈ cápsula de 650 µm. Inset é uma imagem óptica de um ≈ Rede quasi-2D de microcápsula de 650 µm (A ≈ 5 mm²) entre eletrodos de prata em um substrato Ecoflex, barra de escala equivalente a ≈1 mm. F) Colagem de imagens ópticas de redes de microcápsulas de frações de tamanhos diferentes: i) 800–900 µm, ii) 600–700 µm, iii) 260–320 µm. G) Resposta eletromecânica de redes quasi-2D em função do diâmetro médio das microcápsulas que compõem a rede. H) Gráfico mestre do fator de calibre otimizado para todos os tipos de sistemas em estudo. Crédito: Materiais funcionais avançados (2023). DOI: 10.1002/adfm.202303837

Atualmente grande parte da pesquisa em sensores baseados em nanocompósitos está relacionada a materiais não sustentáveis. Isso significa que esses dispositivos contribuem para o desperdício de plástico quando não estão mais em uso. Um novo estudo, publicado em 28 de junho na Materiais funcionais avançadosmostra pela primeira vez que é possível combinar conceitos de gastronomia molecular com materiais biodegradáveis ​​para criar dispositivos que não apenas sejam ecologicamente corretos, mas também tenham o potencial de superar os não sustentáveis.

Os cientistas usaram algas marinhas e sal, dois materiais muito usados ​​na indústria de restaurantes, para criar cápsulas de grafeno compostas por uma camada sólida de algas marinhas/gel de grafeno envolvendo um núcleo de tinta de grafeno líquido. Esta técnica é semelhante à forma como os restaurantes com estrelas Michelin servem cápsulas com uma camada sólida de algas marinhas/compota de framboesa envolvendo um núcleo de compota líquida.

Ao contrário das cápsulas de gastronomia molecular, porém, as cápsulas de grafeno são muito sensíveis à pressão; assim, quando espremidas ou comprimidas, suas propriedades elétricas mudam drasticamente. Isso significa que eles podem ser utilizados como sensores de deformação altamente eficientes e podem facilitar a criação de dispositivos de pele vestíveis inteligentes para medições biomecânicas e de sinais vitais de alta precisão e em tempo real.

Dr. Dimitrios Papageorgiou, professor de Ciência de Materiais na Queen Mary University of London, disse: “Ao introduzir uma fusão inovadora de arte culinária e nanotecnologia de ponta, aproveitamos as propriedades extraordinárias de microcápsulas de grafeno de algas marinhas recém-criadas que redefinem o possibilidades de eletrônicos vestíveis.

“Nossas descobertas oferecem uma estrutura poderosa para os cientistas reinventarem tecnologias vestíveis de nanocompósitos para diagnósticos de saúde de alta precisão, enquanto nosso compromisso com materiais recicláveis ​​e biodegradáveis ​​está totalmente alinhado com a inovação ambientalmente consciente”.

Esta pesquisa agora pode ser usada como um modelo por outros laboratórios para entender e manipular as propriedades de detecção de tensão de materiais semelhantes, levando o conceito de tecnologias vestíveis baseadas em nano a novos patamares.

O impacto ambiental dos resíduos plásticos teve um efeito profundo em nossos meios de subsistência e há uma necessidade de futuros eletrônicos epidérmicos baseados em plástico tenderem a abordagens mais sustentáveis. O fato de essas cápsulas serem feitas com materiais recicláveis ​​e biodegradáveis ​​pode impactar a maneira como pensamos sobre os dispositivos sensores vestíveis e o efeito de sua presença.

O Dr. Papageorgiou disse: “Também estamos muito orgulhosos do esforço colaborativo entre o grupo do Dr. Conor Boland da Universidade de Sussex e meu grupo da Queen Mary University of London, que alimentou esta pesquisa inovadora. Esta parceria exemplifica o poder da colaboração científica , reunindo diversos conhecimentos para ultrapassar os limites da inovação.”

Mais Informações:
Adel KA Aljarid et al, Smart Skins Based on Assembled Piezoresistive Networks of Sustainable Graphene Microcapsules for High Precision Health Diagnostics, Materiais funcionais avançados (2023). DOI: 10.1002/adfm.202303837

Fornecido por Queen Mary, Universidade de Londres

Citação: ‘Pele eletrônica’ de materiais ecológicos pode rastrear sinais vitais humanos com ultra-alta precisão (2023, 28 de junho) recuperado em 28 de junho de 2023 em https://phys.org/news/2023-06-electronic-skin-bio-friendly -materials-track.html

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