Ya se pueden imprimir sensores portables a base de grafeno

Los sensores de grafeno con características de alta resolución se fabrican en cintas flexibles para la electrónica portátil a través de un proceso simplificado de "drop-cast-and-transfer".

(Última Actualización: marzo 29, 2018)

Muchos tipos de sensores portátiles ya están disponibles en el mercado. Se han alejado de los simples pero robustos monitores de presión arterial y contadores de pasos del pasado reciente hacia sensores más discretos, basados en la piel, que pueden proporcionar datos en tiempo real sobre una mayor variedad de indicadores de salud. Estos sensores se pueden conectar a casi cualquier parte del cuerpo y pueden alimentar datos de forma inalámbrica a aplicaciones de monitorización de la salud en dispositivos móviles o, en algunos casos, proporcionar una lectura visual directa.

La variedad y el uso de estos sensores parece virtualmente ilimitada: lo que queda es hacerlos comercialmente viables mediante el diseño de su fabricación fácil y a gran escala. Con este fin, investigadores de la Universidad Estatal de Iowa, EE.UU., han desarrollado un método para la producción de sensores basados en gráficos que permite imprimirlos a gran volumen en cintas flexibles y portátiles.

El nuevo método simplifica el patrón y la transferencia de las características del grafeno a una variedad de cintas flexibles para la producción de sensores de grafeno.

El grafeno es conductor, pero a diferencia de muchos otros materiales conductores, es atómicamente delgado y altamente flexible, lo que lo convierte en un candidato ideal para la formación de circuitos a pequeña escala en todo tipo de dispositivos portátiles. Para estas aplicaciones, debe combinarse con un material de sustrato flexible, a menudo plástico. En este caso, el polidimetilsiloxano (PDMS) se utiliza como sustrato, y la tinta de grafeno se funde en patrones preparados en la superficie del PDMS.

Este proceso permite la transferencia reproducible de características de grafeno de alta resolución a sustratos flexibles.

Las estructuras de grafeno fueron entonces transferidas a una variedad de sustratos de cintas flexibles a través de lo que los investigadores llaman un proceso de “pegar y transferir”. Esta técnica puede proporcionar reproducibilidad en términos del número de capas de grafeno transferidas y, por lo tanto, del espesor de los circuitos, una ventaja que el método de la cinta adhesiva escocesa (exfoliación mecánica) no puede ofrecer. También supera la resolución de características de otras técnicas de transferencia actualmente utilizadas, mientras que requiere pocos pasos con una complejidad mínima.

Un guante inteligente utiliza sensores de grafeno para rastrear la presión y la tensión en las articulaciones de los dedos a medida que el sujeto atrapa una pelota de tenis.

Se demostraron dos aplicaciones de detección diferentes para los sensores de grafeno basados en cinta: un sensor de humedad relativa conectado a una hoja de maíz permitió estimar la tasa de movimiento del agua desde las raíces de la planta hasta sus hojas, y se utilizó un conjunto de sensores para formar un “guante inteligente” que podía controlar la tensión y la presión en las articulaciones de los dedos, ya que el sujeto que llevaba el guante atrapó una pelota de tenis.

Vea los resultados de las demostraciones y más detalles de fabricación en el artículo completo en Advanced Materials Technologies.

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Fuentes & Referencias
https://doi.org/10.1002/admt.201700223