Sensor de grafeno inducido por láser para un control preciso de la temperatura y la tensión en el cuidado de heridas

Universidad Penn State, University Park, PA

Un desafío importante en los sensores portátiles autoalimentados para el monitoreo de la atención médica es distinguir diferentes señales cuando ocurren al mismo tiempo. Investigadores de Penn State y la Universidad Tecnológica de Hebei en China abordaron este problema descubriendo una nueva propiedad de un material sensor, lo que permitió al equipo desarrollar un nuevo tipo de sensor flexible que puede medir con precisión tanto la temperatura como la tensión física simultáneamente pero por separado para identificar con mayor precisión varias señales.

"Este material sensor único que hemos desarrollado tiene aplicaciones potencialmente importantes en el monitoreo de la atención médica", dijo el coautor Huanyu "Larry" Cheng, profesor asociado James L. Henderson, Jr. Memorial de Ingeniería, Ciencias y Mecánica (ESM) en Penn State. "Al medir con precisión tanto los cambios de temperatura como la deformación física o la tensión creada por una herida en proceso de curación y separar las dos señales, se podría revolucionar el seguimiento de la curación de la herida. Los médicos podrían obtener una imagen mucho más clara del proceso de curación, identificando problemas como la inflamación desde el principio".

Los investigadores se propusieron medir con precisión las señales de temperatura y tensión sin interferencias mediante el uso de grafeno inducido por láser, un material 2D. Como todos los materiales 2D, incluido el grafeno normal, el grafeno inducido por láser tiene un espesor de uno a unos pocos átomos y tiene propiedades únicas, pero con una peculiaridad. El grafeno inducido por láser (LIG) se forma cuando un láser calienta ciertos materiales ricos en carbono, como el plástico o la madera, de una manera que convierte su superficie en una estructura de grafeno. Básicamente, el láser "escribe" el grafeno directamente sobre el material, lo que lo convierte en una forma sencilla y escalable de producir patrones de grafeno para dispositivos electrónicos, sensores y de energía.

LIG se ha utilizado antes en diversas aplicaciones. Anteriormente, Cheng y su equipo habían utilizado LIG para sensores de gas, detectores electroquímicos para análisis de sudor, supercondensadores y más. Sin embargo, los investigadores dijeron que creen haber descubierto una nueva propiedad de LIG por primera vez que lo hace ideal para un sensor preciso y multipropósito.

"En este estudio en particular, nos topamos con el hecho de que este material también tiene propiedades termoeléctricas", dijo Cheng. "Creemos que esta es la primera vez que alguien informa que el grafeno inducido por láser tiene capacidades termoeléctricas. Y eso es realmente importante para lo que estamos tratando de hacer aquí, que es medir por separado tanto los cambios de temperatura como la tensión física o la deformación".

Las propiedades termoeléctricas de un material se refieren a la capacidad de convertir diferencias de temperatura en voltaje eléctrico y viceversa, lo que permite utilizar dichos materiales para aplicaciones como recolección de energía y detección de temperatura. Según Cheng, esta propiedad termoeléctrica recientemente identificada de LIG facilita la separación de las mediciones de dos sensores y es ideal para aplicaciones de atención médica, como un sensor incrustado en un vendaje.

"Cuando se tienen materiales que son sensibles tanto a la temperatura como a la tensión, puede resultar complicado saber qué señal está provocando cambios en el material", dijo Cheng. "Pero al utilizar este efecto termoeléctrico en el grafeno inducido por láser, básicamente podemos desacoplar esas dos mediciones. Podemos observar la resistencia eléctrica para obtener información sobre la tensión, al mismo tiempo que medimos el voltaje térmico para determinar la temperatura. Es por eso que los médicos podrían usarlo para rastrear tanto las fluctuaciones de temperatura como los cambios físicos en el sitio de la herida y brindar una imagen mucho más clara de cómo está progresando la curación".

Para obtener más información, comuníquese con Adrienne Berard en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita activar JavaScript para verlo..