Revolucionando la tecnología portátil:dispositivos electrónicos impresos in situ para tatuajes con biosensores personalizados

Escuela de Ingeniería Pratt de la Universidad de Duke, Durham, Carolina del Norte

Una técnica electrónica totalmente impresa in situ podría permitir tecnologías como tatuajes electrónicos integrados de alta adherencia y vendajes con biosensores específicos del paciente.

Dos cables electrónicamente activos impresos directamente a lo largo de la parte inferior del dedo meñique encienden con éxito un LED cuando se aplica voltaje.

Los tatuajes electrónicos convencionales son parches de goma delgados y flexibles que contienen componentes eléctricos igualmente flexibles. La fina película se adhiere a la piel de forma muy parecida a un tatuaje temporal y las primeras versiones de los componentes electrónicos flexibles se crearon para contener monitores de actividad cardíaca y cerebral y estimuladores musculares. Hay algunos ámbitos en los que no son adecuados, como cuando se necesita la modificación directa de una superficie añadiendo componentes electrónicos personalizados.

Los investigadores desarrollaron una tinta novedosa que contiene nanocables de plata que se puede imprimir sobre cualquier sustrato a bajas temperaturas con una impresora de aerosol. Produce una película delgada que mantiene su conductividad sin ningún procesamiento adicional. Después de imprimirse, la tinta se seca en menos de dos minutos y conserva su alto rendimiento eléctrico incluso después de soportar una tensión de flexión del 50 por ciento más de 1000 veces.

En una demostración, se imprimieron dos cables electrónicamente activos a lo largo de la parte inferior de un dedo meñique. Hacia el final del dedo, los cables están conectados a una pequeña luz LED. Luego se aplica voltaje a la parte inferior de los dos cables impresos, lo que hace que el LED permanezca encendido incluso cuando el dedo se dobla y se mueve.

La tinta conductora se puede combinar con otros dos componentes imprimibles para crear transistores funcionales. La impresora primero coloca una tira semiconductora de nanotubos de carbono. Una vez seco y sin retirar el sustrato plástico o papel de la impresora, se imprimen dos conductores de nanocables de plata que se extienden varios centímetros a cada lado. Luego se imprime una capa dieléctrica no conductora de un material bidimensional (nitruro de boro hexagonal) sobre la tira semiconductora original, seguida de un electrodo de puerta de nanocables de plata final.

Con las tecnologías actuales, al menos uno de estos pasos requeriría que se retire el sustrato para realizar un procesamiento adicional, como un baño químico para enjuagar el material no deseado, un proceso de endurecimiento para garantizar que las capas no se mezclen o un horneado prolongado para eliminar rastros de material orgánico que pueda interferir con los campos eléctricos. La técnica de impresión in situ no requiere ninguno de estos pasos y, a pesar de que es necesario que cada capa se seque por completo para evitar mezclar materiales, se puede completar a la temperatura de procesamiento general más baja registrada hasta la fecha.

El método de impresión no reemplaza los procesos de fabricación a gran escala de dispositivos electrónicos portátiles, pero tiene valor para aplicaciones como la creación rápida de prototipos o vendajes que contienen biosensores.

Para obtener más información, comuníquese con Ken Kingery en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita activar JavaScript para verlo.; 919-660-8414.