Onderzoekers hebben een op grafeen gebaseerde tatoeage ontworpen die direct met water op de huid kan worden gelamineerd. vergelijkbaar met een tijdelijke tatoeage. Maar in plaats van artistieke of kleurrijke ontwerpen, de nieuwe tatoeage is bijna transparant. De belangrijkste attractie is dat de unieke elektronische eigenschappen van grafeen de tatoeage in staat stellen te functioneren als een draagbaar elektronisch apparaat, met mogelijke toepassingen, waaronder biometrisch gebruik (zoals het meten van de elektrische activiteit van het hart, brein, en spieren), evenals interacties tussen mens en machine.

De onderzoekers, geleid door Deji Akinwande en Nanshu Lu aan de Universiteit van Texas in Austin, hebben een artikel gepubliceerd over de nieuwe elektronische tatoeage van grafeen in een recent nummer van ACS Nano .

In sommige opzichten, de elektronische tatoeage van grafeen is vergelijkbaar met in de handel verkrijgbare elektronische apparaten voor het volgen van gezondheid en fitness:beide soorten apparaten zijn in staat tot hartslagmeting en bio-impedantie (een maat voor de reactie van het lichaam op een elektrische stroom). Maar omdat de ultradunne grafeen-tatoeages zich volledig kunnen aanpassen aan de huid, ze bieden datakwaliteit van medische kwaliteit, in tegenstelling tot de lagere prestaties van de stijve elektrodesensoren die op banden zijn gemonteerd en aan de pols of borst zijn vastgemaakt. Door de hoogwaardige detectie, de onderzoekers verwachten dat de grafeen-tatoeages veelbelovende vervangers kunnen bieden voor bestaande medische sensoren, die typisch op de huid zijn geplakt en gel of pasta nodig hebben om de elektroden te laten functioneren.

"De grafeentattoo is een droge fysiologische sensor die, vanwege zijn dunheid, vormt een ultra-conform contact met de huid, wat resulteert in een verhoogde signaalgetrouwheid, Co-auteur Shideh Kabiri Ameri van de Universiteit van Texas in Austin vertelde Phys.org. "Conformiteit resulteert in minder gevoeligheid voor bewegingsartefacten, dat is een van de grootste nadelen van conventionele droge sensoren en elektroden voor fysiologische metingen."

De nieuwe tatoeages zijn gemaakt van grafeen dat is gecoat met een ultradunne ruglaag van transparant polymeer poly(methylmethacrylaat) (PMMA). Tijdens de fabricage, de grafeen/PMMA-dubbellaag wordt overgebracht op een stuk gewoon tatoeagepapier, en de dubbellaag wordt vervolgens in verschillende patronen van kronkelige linten gesneden om verschillende soorten sensoren te maken. De voltooide tatoeage wordt vervolgens overgebracht naar elk deel van het lichaam door de grafeenzijde in contact te brengen met de huid en water aan te brengen op de achterkant van het tatoeagepapier om de tatoeage los te laten. De tatoeages behouden hun volledige functie ongeveer twee dagen of langer, maar kan desgewenst met een stukje plakband worden afgepeld.

Omdat de onderzoekers eerder aantoonden dat, theoretisch, een grafeentattoo moet minder dan 510 nm dik zijn om zich volledig aan de menselijke huid aan te passen en optimale prestaties te vertonen, de tatoeage die ze hier maakten is slechts 460 nm dik. Gecombineerd met grafeen/PMMA dubbellaagse optische transparantie van ongeveer 85%, en het feit dat de tatoeages rekbaarder zijn dan de menselijke huid, de resulterende grafeen-tatoeages zijn nauwelijks waarneembaar, zowel mechanisch als optisch.

Tests toonden aan dat de grafeen elektronische tatoeages met succes kunnen worden gebruikt om een ​​verscheidenheid aan elektrofysiologische signalen te meten, inclusief huidtemperatuur en huidhydratatie, en kan functioneren als een elektrocardiogram (ECG), elektromyogram (EMG), en elektro-encefalogram (EEG) voor het meten van de elektrische activiteit van het hart, spieren, en hersenen, respectievelijk.

"Grafeen elektronische tatoeages zijn het meest veelbelovend voor mogelijke toepassingen in de mobiele gezondheidszorg, geassisteerde technologieën, en mens-machine-interfaces, " zei Kabiri Ameri. "Op het gebied van mens-machine-interfaces, elektrofysiologische signalen die vanuit de hersenen en spieren worden geregistreerd, kunnen worden geclassificeerd en toegewezen voor specifieke actie in een machine. Dit onderzoeksgebied kan toepassingen hebben voor het internet der dingen, slimme huizen en steden, menselijke computerinteractie, slimme rolstoelen, spraakhulptechnologie, controle van afgeleid rijden, en mens-robotbesturing. Onlangs hebben we de toepassing gedemonstreerd van grafeen-tatoeages voor het detecteren van menselijke signalen om vliegende objecten draadloos te besturen. Die demonstratie zal in de nabije toekomst worden gemeld."

© 2017 Fys.org