Grafen elektroniske tatoveringer kan påføres huden med vand

Forskere har designet en grafen-baseret tatovering, der kan lamineres direkte på huden med vand, ligner en midlertidig tatovering. Men i stedet for at byde på kunstneriske eller farverige designs, den nye tatovering er næsten gennemsigtig. Dens hovedattraktion er, at grafens unikke elektroniske egenskaber gør det muligt for tatoveringen at fungere som en bærbar elektronisk enhed, med potentielle anvendelser, herunder biometriske anvendelser (såsom måling af hjertets elektriske aktivitet, hjerne, og muskler), samt menneske-maskine interaktioner.

Forskerne, ledet af Deji Akinwande og Nanshu Lu ved University of Texas i Austin, har offentliggjort en artikel om den nye grafen elektroniske tatovering i et nyligt nummer af ACS Nano .

På nogle måder, grafen elektronisk tatovering ligner kommercielt tilgængelige elektroniske apparater til sundheds- og fitnesssporing:begge slags enheder er i stand til at overvåge pulsen og bioimpedens (et mål for kroppens reaktion på en elektrisk strøm). Men fordi de ultratynde grafen-tatoveringer fuldt ud kan tilpasse sig huden, de tilbyder medicinsk datakvalitet, i modsætning til den lavere ydeevne af de stive elektrodesensorer monteret på bånd og fastspændt til håndleddet eller brystet. På grund af den høje kvalitetsføling, forskerne forventer, at grafen-tatoveringerne kan tilbyde lovende erstatninger for eksisterende medicinske sensorer, som typisk er tapet til huden og kræver gel eller pasta for at sætte elektroderne i stand til at fungere.

"Graphen-tatoveringen er en tør fysiologisk sensor, som på grund af dens tyndhed, danner en ultra-konform kontakt med huden, resulterer i øget signaltroskab, " medforfatter Shideh Kabiri Ameri ved University of Texas i Austin fortalte Phys.org. "Konformitet resulterer i mindre modtagelighed for bevægelsesartefakter, hvilket er en af ​​de største ulemper ved konventionelle tørre sensorer og elektroder til fysiologiske målinger."

De nye tatoveringer er lavet af grafen, der er belagt med et ultratyndt bagsidelag af transparent polymer poly(methylmethacrylat) (PMMA). Under fremstilling, grafen/PMMA-dobbeltlaget overføres til et stykke almindeligt tatoveringspapir, og dobbeltlaget skæres derefter ud i forskellige mønstre af serpentinbånd for at lave forskellige typer sensorer. Den færdige tatovering overføres derefter til enhver del af kroppen ved at bringe grafensiden i kontakt med huden og påføre vand på bagsiden af ​​tatoveringspapiret for at frigive tatoveringen. Tatoveringerne bevarer deres fulde funktion i omkring to dage eller mere, men kan skrælles af med et stykke tape, hvis det ønskes.

Da forskerne tidligere har vist, at teoretisk set, en grafen-tatovering skal være mindre end 510 nm tyk for fuldt ud at tilpasse sig menneskelig hud og udvise optimal ydeevne, tatoveringen, de fremstillede her, er kun 460 nm tyk. Kombineret med grafen/PMMA dobbeltlags optisk gennemsigtighed på cirka 85 %, og det faktum, at tatoveringerne er mere strækbare end menneskelig hud, de resulterende grafen-tatoveringer er knapt mærkbare, både mekanisk og optisk.

Tests viste, at grafen elektroniske tatoveringer med succes kan bruges til at måle en række elektrofysiologiske signaler, herunder hudtemperatur og hudhydrering, og kan fungere som et elektrokardiogram (EKG), elektromyogram (EMG), og elektroencefalogram (EEG) til måling af hjertets elektriske aktivitet, muskler, og hjerne, henholdsvis.

"Graphene elektroniske tatoveringer er mest lovende til potentielle anvendelser i mobil sundhedspleje, assisterede teknologier, og menneskelige maskiner-grænseflader, " sagde Kabiri Ameri. "På området menneskelige maskiner-grænseflader, elektrofysiologiske signaler optaget fra hjernen og musklerne kan klassificeres og tildeles til specifik handling i en maskine. Dette forskningsområde kan have applikationer til tingenes internet, smarte huse og byer, menneskelig computerinteraktion, smarte kørestole, talehjælpsteknologi, overvågning af distraheret kørsel, og menneske-robot kontrol. For nylig har vi demonstreret anvendelsen af ​​grafen-tatoveringer til at registrere menneskelige signaler til trådløst at kontrollere flyvende objekter. Den demonstration vil blive rapporteret i den nærmeste fremtid. "

© 2017 Phys.org