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Jul 02, 2023

Les tatouages ​​électroniques au graphène peuvent être appliqués sur la peau avec de l'eau

Reportage du 7 août 2017 par

Reportage du 7 août 2017

par Lisa Zyga, Phys.org

Les chercheurs ont conçu un tatouage à base de graphène qui peut être directement laminé sur la peau avec de l'eau, semblable à un tatouage temporaire. Mais au lieu de présenter des motifs artistiques ou colorés, le nouveau tatouage est presque transparent. Son principal attrait est que les propriétés électroniques uniques du graphène permettent au tatouage de fonctionner comme un appareil électronique portable, avec des applications potentielles, notamment des utilisations biométriques (telles que la mesure de l'activité électrique du cœur, du cerveau et des muscles), ainsi que des interactions homme-machine. .

Les chercheurs, dirigés par Deji Akinwande et Nanshu Lu de l'Université du Texas à Austin, ont publié un article sur le nouveau tatouage électronique au graphène dans un récent numéro d'ACS Nano.

À certains égards, le tatouage électronique au graphène est similaire aux appareils électroniques disponibles dans le commerce pour le suivi de la santé et de la condition physique : les deux types d'appareils sont capables de surveiller la fréquence cardiaque et la bioimpédance (une mesure de la réponse du corps à un courant électrique). Mais parce que les tatouages ​​​​au graphène ultra-fins peuvent se conformer entièrement à la peau, ils offrent une qualité de données de qualité médicale, contrairement aux performances inférieures des capteurs à électrodes rigides montés sur des bandes et attachés au poignet ou à la poitrine. En raison de la détection de haute qualité, les chercheurs s'attendent à ce que les tatouages ​​​​au graphène puissent offrir des remplacements prometteurs pour les capteurs médicaux existants, qui sont généralement collés à la peau et nécessitent un gel ou une pâte pour permettre aux électrodes de fonctionner.

"Le tatouage au graphène est un capteur physiologique sec qui, en raison de sa finesse, forme un contact ultra-conforme avec la peau, ce qui entraîne une fidélité accrue du signal", a déclaré le co-auteur Shideh Kabiri Ameri de l'Université du Texas à Austin à Phys.org. "La conformabilité entraîne une moindre sensibilité aux artefacts de mouvement, ce qui est l'un des principaux inconvénients des capteurs et électrodes secs conventionnels pour les mesures physiologiques."

Les nouveaux tatouages ​​​​sont faits de graphène recouvert d'une couche de support ultra-mince de poly(méthacrylate de méthyle) polymère transparent (PMMA). Pendant la fabrication, la bicouche graphène/PMMA est transférée sur un morceau de papier de tatouage ordinaire, et la bicouche est ensuite découpée en différents motifs de rubans serpentins pour fabriquer différents types de capteurs. Le tatouage fini est ensuite transféré sur n'importe quelle partie du corps en mettant le côté graphène en contact avec la peau et en appliquant de l'eau au dos du papier de tatouage pour libérer le tatouage. Les tatouages ​​conservent leur pleine fonction pendant environ deux jours ou plus, mais peuvent être décollés avec un morceau de ruban adhésif si vous le souhaitez.

Étant donné que les chercheurs ont précédemment montré que, théoriquement, un tatouage au graphène doit avoir une épaisseur inférieure à 510 nm pour se conformer pleinement à la peau humaine et présenter des performances optimales, le tatouage qu'ils ont fabriqué ici ne fait que 460 nm d'épaisseur. Combiné à une transparence optique bicouche graphène/PMMA d'environ 85 % et au fait que les tatouages ​​sont plus extensibles que la peau humaine, les tatouages ​​au graphène qui en résultent sont à peine perceptibles, tant mécaniquement qu'optiquement.

Les tests ont montré que les tatouages ​​électroniques au graphène peuvent être utilisés avec succès pour mesurer une variété de signaux électrophysiologiques, y compris la température et l'hydratation de la peau, et peuvent fonctionner comme un électrocardiogramme (ECG), un électromyogramme (EMG) et un électroencéphalogramme (EEG) pour mesurer le l'activité du cœur, des muscles et du cerveau, respectivement.

"Les tatouages ​​électroniques au graphène sont les plus prometteurs pour des applications potentielles dans les soins de santé mobiles, les technologies assistées et les interfaces homme-machine", a déclaré Kabiri Ameri. "Dans le domaine des interfaces homme-machine, les signaux électrophysiologiques enregistrés à partir du cerveau et des muscles peuvent être classés et affectés à une action spécifique dans une machine. Ce domaine de recherche peut avoir des applications pour l'internet des objets, les maisons et les villes intelligentes, l'interaction homme-ordinateur , fauteuils roulants intelligents, technologie d'assistance vocale, surveillance de la conduite distraite et contrôle humain-robot. Récemment, nous avons démontré l'application de tatouages ​​​​au graphène pour détecter les signaux humains afin de contrôler sans fil des objets volants. Cette démonstration sera rapportée dans un proche avenir.

Plus d'information: Shideh Kabiri Ameri et al. "Capteurs de tatouage électroniques au graphène." ACS Nano. DOI : 10.1021/acsnano.7b02182

Informations sur la revue :ACS Nano

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