Monitoiminen elektroninen tatuointi

Boisen osavaltioyliopiston tutkijat ovat kehittäneet läpimurron puettavassa elektroniikassa: monitoimisen elektronisen tatuoinnin (e-tatuoinnin), joka yhdistää energian keräämisen, energian varastoinnin ja reaaliaikaisen biometrisen tunnistuksen yhdeksi ihon muotoiselle alustalle

Innovaatio hyödyntää sähkökehrättyjä PVBVA-kuituja, jotka on päällystetty titaanikarbidi (Ti₃C₂Tx) -MXeeneillä. Tämä tarjoaa skaalautuvan, bioyhteensopivan ja kestävän vaihtoehdon perinteisille puettaville laitteille, jotka usein käyttävät jäykkiä alustoja tai ulkoisia geelejä.

Elektroniset tatuoinnit ovat erittäin ohuita, joustavia laitteita, jotka kiinnittyvät suoraan ihoon ja mahdollistavat sovellukset terveyden seurannassa, ihmisen ja koneen rajapinnoissa sekä omavoimaisissa järjestelmissä.

Tämä tohtoriopiskelija Ajay Pratapin johtama ja professori David Estradan valvonnassa tehty työ osoittaa, kuinka edistyneet materiaalit ja lisäainevalmistus voivat tuottaa korkean suorituskyvyn ja ihoyhteensopivia laitteita seuraavan sukupolven elektroniikkaa varten.

Yhdistämällä MXeneä sähkökehrättyihin PVBVA-kuituihin tiimi saavutti energian keräämisen triboelektrisen nanogeneraattorin avulla, jonka huipputehotiheys oli 250 mW·m⁻². Toisin kuin lämpögradienttien käyttöön perustuvat termoelektriset laitteet tai valoa vaativat aurinkosähkölaitteet, triboelektriset nanogeneraattorit keräävät energiaa suoraan ihmisen liikkeestä, mikä tekee niistä ihanteellisia puettaviin järjestelmiin. Laitteeseen integroitiin kosketusanturi ja energian varastointiin soveltuva rinnakkaislevykondensaattori.

Biometrisen tunnistuksen havainnollistamiseksi tiimi esitteli e-tatuoinnin reaaliaikaisen EKG- ja EMG-signaalien keräämiseen, jolla saavutettiin korkea ihon mukaisuus ja minimaalinen signaalin heikkeneminen.

Kaikissa testeissä e-tatuointi säilytti mekaanisen joustavuuden, hengittävyyden ja tarttuvuuden pitkäaikaisen käytön aikana, jopa venytyksen, puristuksen ja kiertämisen aikana.

Tämä läpimurto pohjautuu Estradan tiimin aiemmin julkaisemiin edistysaskeliin MXene-pohjaisessa energiankeruussa ja -varastoinnissa. Aiemmin tänä vuonna ryhmä esitteli ympäristöystävällisen, painetun triboelektrisen nanogeneraattorin, jossa käytetään MXene-polymeerikomposiitteja kestävään energiankeruuseen, sekä skaalautuvia MXene-musteita seuraavan sukupolven energian varastointilaitteisiin.

Aiheesta aiemmin:

Langaton lataus tekstiileihin ja sisäilmasta sähköä ja happea

Monikäyttöinen kaksiulotteinen

Verenpaineen mittausta E-tatuoinnilla