Nosivi senzori sve više evoluiraju od satova i elektroda do savitljivih uređaja koji pružaju daleko preciznija biometrijska mjerenja i udobnost za korisnike. A sada je međunarodni tim istraživača učinio korak dalje ispisujući senzore izravno na ljudsku kožu bez upotrebe topline.
Tim je vodio Huanyu Cheng, profesor na Dorothy Quiggle Career Development odjelu za inženjerske znanosti i mehaniku u Penn Stateu, a rezultati su objavljeni u ACS Applied Materials & Interfaces.
“U ovom članku izvješćujemo o jednostavnoj, ali univerzalno primjenjivoj tehnici izrade uz upotrebu novog sloja pomoći za sinteriranje koji omogućuje izravni ispis na tjelesnim senzorima”, rekao je prvi autor Ling Zhang, istraživač s Harbin Institute of Technology u Kini i u Chengovom laboratoriju.
Cheng i njegovi kolege prethodno su razvili fleksibilne tiskane pločice za upotrebu u senzorima koji se mogu nositi, no ispis izravno na kožu otežan je postupkom lijepljenja metalnih komponenti u senzoru. Nazvan sinterovanjem, ovaj postupak obično zahtijeva temperature od oko 300 °C da spajaju nanočestice srebra u senzoru.
“Očito površina kože ne može podnijeti tako visoku temperaturu”, rekao je Cheng. “Da bismo zaobišli ovo ograničenje, predložili smo pomoćni sloj za sinteriranje – nešto što ne bi naštetilo koži i moglo bi pomoći sinteriranju materijala na nižim temperaturama.”
Dodavanjem nanočestice u smjesu, čestice srebra se sinteriraju na nižoj temperaturi od oko 100 °C.
“To se može koristiti za ispis senzora na odjeću i papir, što je korisno, ali je i dalje viša temperatura nego što je možemo podnijeti na koži”, rekao je Cheng koji je primijetio da oko 40 °C još uvijek može sagorjeti tkivo kože. “Promijenili smo formulu pomoćnog sloja, promijenili materijal za tisak i otkrili da možemo sinterirati na sobnoj temperaturi.”
Sloj pomoćnog sredstva za sinteriranje pri sobnoj temperaturi sastoji se od paste od polivinil alkohola – glavnog sastojka gulljivih maski za lice – i kalcijevog karbonata – koji se nalazi u ljuski jajeta. Sloj smanjuje hrapavost površine tiska i omogućuje ultratanak sloj metalnih uzoraka koji se mogu savijati i savijati zadržavajući elektromehaničke sposobnosti. Kada se senzor otisne, istraživači koriste puhalo za zrak, poput sušila za kosu postavljenog na hladnom, kako bi uklonili vodu koja se koristi kao otapalo u tinti.
“Ishod je dubok”, rekao je Cheng. “Za sinteriranje se ne trebamo oslanjati na toplinu.” Web dizajn
Senzori su sposobni precizno i kontinuirano hvatati temperaturu, vlagu, razinu kisika u krvi i signale za rad srca, prema Chengu. Istraživači su također povezali tjelesne senzore u mrežu s mogućnostima bežičnog prijenosa kako bi nadzirali kombinaciju signala kako napreduju.
Proces je također ekološki prihvatljiv, rekao je Cheng. Senzor ostaje čvrst u mlakoj vodi nekoliko dana, ali vrući tuš lako će ga ukloniti.
“Mogao bi se reciklirati, jer uklanjanje ne oštećuje uređaj”, rekao je Cheng. “I, što je najvažnije, uklanjanje ne oštećuje ni kožu. To je posebno važno za ljude s osjetljivom kožom, poput starijih osoba i beba. Uređaj može biti koristan bez dodatnog opterećenja za osobu koja ga koristi ili za okoliš.”
Dalje, istraživači planiraju izmijeniti tehnologiju tako da cilja prema određenim aplikacijama, kao što je precizna mreža tjelesnih senzora postavljena za praćenje određenih simptoma povezanih s COVID-19.
TechXplore
HR 
EN