Onderzoekers van AMBER, het SFI-centrum voor onderzoek naar geavanceerde materialen en bio-engineering, en van Trinity's School of Physics, hebben de volgende generatie ontwikkeld, op grafeen gebaseerde detectietechnologie met behulp van hun innovatieve G-Putty-materiaal.

De geprinte sensoren van het team zijn 50 keer gevoeliger dan de industriestandaard en presteren beter dan andere vergelijkbare nano-enabled sensoren in een belangrijke maatstaf die wordt gezien als een game-changer in de industrie:flexibiliteit.

Door de gevoeligheid en flexibiliteit te maximaliseren zonder de prestaties te verminderen, is de technologie van het team een ​​ideale kandidaat voor de opkomende gebieden van draagbare elektronica en medische diagnostische apparaten.

Het team - onder leiding van professor Jonathan Coleman van Trinity's School of Physics, een van 's werelds toonaangevende nanowetenschappers - heeft aangetoond dat ze een goedkope, gedrukt, grafeen nanocomposiet spanningssensor.

Bij het maken en testen van inkten met verschillende viscositeiten (vloeibaarheid) ontdekte het team dat ze G-Putty-inkten konden afstemmen op de printtechnologie en toepassing.

Ze publiceerden hun resultaten in het tijdschrift Klein .

In medische instellingen, reksensoren zijn een zeer waardevol diagnostisch hulpmiddel dat wordt gebruikt om veranderingen in mechanische belasting te meten, zoals hartslag, of de veranderingen in het vermogen van een slachtoffer van een beroerte om te slikken. Een reksensor werkt door deze mechanische verandering te detecteren en om te zetten in een proportioneel elektrisch signaal, daardoor fungerend als mechanisch-elektrische omzetter.

Hoewel spanningssensoren momenteel op de markt verkrijgbaar zijn, zijn ze meestal gemaakt van metaalfolie die beperkingen met zich meebrengt in termen van draagbaarheid, veelzijdigheid, en gevoeligheid.

Professor Coleman zei:

"Mijn team en ik hebben eerder nanocomposieten van grafeen gemaakt met polymeren zoals die gevonden worden in elastiekjes en domme stopverf. We zijn nu G-plamuur geworden, onze zeer kneedbare, met grafeen vermengde domme stopverf, tot een inktmengsel met uitstekende mechanische en elektrische eigenschappen. Onze inkten hebben het voordeel dat ze kunnen worden omgezet in een werkend apparaat met behulp van industriële drukmethoden, van zeefdruk, tot aërosol en mechanische afzetting.

"Een bijkomend voordeel van ons zeer goedkope systeem is dat we tijdens het fabricageproces verschillende parameters kunnen controleren, wat ons de mogelijkheid geeft om de gevoeligheid van ons materiaal af te stemmen op specifieke toepassingen die detectie van zeer kleine spanningen vereisen."

De huidige markttrends in de wereldwijde markt voor medische hulpmiddelen geven aan dat dit onderzoek goed geplaatst is in de overgang naar gepersonaliseerde, afstembaar, draagbare sensoren die gemakkelijk in kleding kunnen worden verwerkt of op de huid kunnen worden gedragen.

In 2020 werd de markt voor draagbare medische apparaten gewaardeerd op 16 miljard dollar, met verwachtingen voor een aanzienlijke groei, met name in apparaten voor patiëntbewaking op afstand en een toenemende focus op fitness- en levensstijlmonitoring.

Het team is ambitieus in het vertalen van het wetenschappelijke werk naar product. Dr. Daniel O'Driscoll, Trinity's School of Physics, toegevoegd:

"De ontwikkeling van deze sensoren betekent een aanzienlijke stap voorwaarts op het gebied van draagbare diagnostische apparaten - apparaten die in aangepaste patronen kunnen worden geprint en comfortabel op de huid van een patiënt kunnen worden bevestigd om een ​​reeks verschillende biologische processen te bewaken.

"We onderzoeken momenteel toepassingen om real-time ademhaling en hartslag te monitoren, gezamenlijke beweging en gang, en vroege bevalling tijdens de zwangerschap. Omdat onze sensoren een hoge gevoeligheid combineren, stabiliteit en een groot detectiebereik met de mogelijkheid om op maat gemaakte patronen te printen op flexibele, draagbare ondergronden, we kunnen de sensor afstemmen op de toepassing. De methoden die worden gebruikt om deze apparaten te produceren, zijn goedkoop en gemakkelijk schaalbaar - essentiële criteria voor het produceren van een diagnostisch apparaat voor grootschalig gebruik."