Sensor basado en grafito aumenta sensibilidad y flexibilidad para dispositivos médicos wearables

Investigadores han desarrollado tecnología de sensores basados en grafeno usando material G-Putty —una masilla de grafeno altamente maleable. Los sensores impresos son 50 veces más sensibles que el estándar de la industria y superan a otros sensores nano-habilitados comparables en una métrica importante: flexibilidad. Maximizar la sensibilidad y flexibilidad sin reducir el rendimiento hace que la tecnología sea una candidata ideal para las áreas emergentes de electrónica wearable y dispositivos de diagnóstico médico.

El equipo demostró que puede producir un sensor de deformación de nanocompuesto de grafeno impreso de bajo costo. Creando y probando tintas de diferentes viscosidades, el equipo descubrió que podía adaptar las tintas G-Putty según la tecnología de impresión y la aplicación. En entornos médicos, los sensores de deformación son una valiosa herramienta de diagnóstico usada para medir cambios en la deformación mecánica, como la frecuencia cardíaca, o cambios en la capacidad de tragar de una víctima de ictus. Un sensor de deformación funciona detectando este cambio mecánico y convirtiéndolo en una señal eléctrica proporcional, actuando como convertidor mecánico-eléctrico. Aunque los sensores de deformación están disponibles actualmente, están hechos principalmente de lámina metálica que plantea limitaciones en términos de usabilidad, versatilidad y sensibilidad.

El equipo convirtió G-Putty en una mezcla de tinta que tiene excelentes propiedades mecánicas y eléctricas. Las tintas pueden convertirse en un dispositivo funcional usando métodos de impresión industriales, desde serigrafía hasta deposición por aerosol y mecánica. Un beneficio adicional es que el equipo puede controlar una variedad de parámetros durante el proceso de fabricación, lo que proporciona la capacidad de ajustar la sensibilidad del material para aplicaciones específicas que requieren detección de deformaciones mínimas.

El desarrollo de los sensores representa un paso considerable hacia adelante en dispositivos de diagnóstico wearable —dispositivos que pueden imprimirse en patrones personalizados y montarse cómodamente en la piel de un paciente para monitorizar una gama de diferentes procesos biológicos. El equipo está explorando aplicaciones para monitorizar respiración y pulso en tiempo real, movimiento de articulaciones y marcha, y trabajo de parto temprano en el embarazo. Debido a que los sensores combinan alta sensibilidad, estabilidad y un amplio rango de detección con la capacidad de imprimir patrones a medida sobre sustratos flexibles y wearables, el equipo puede adaptar el sensor a la aplicación.