Medidor de tensión rGO/silicona de alta calidad y respetuoso con el medio ambiente para la supervisión

Medidor de tensión rGO/silicona de alta calidad y respetuoso con el medio ambiente para la supervisión


La electrónica portátil para el reconocimiento inteligente del cuerpo y la actividad física del paciente es una tecnología futura importante. Los sensores de deformación tradicionales son inflexibles e inadecuados para su uso en superficies irregulares como la piel humana.

Medidor de tensión rGO/silicona de alta calidad y respetuoso con el medio ambiente para la supervisión

Estudio: sensor de deformación extensible basado en óxido de grafeno reducido para monitorear la actividad física y los micromovimientos. Crédito: metamorworks/Shutterstock.com

Un nuevo artículo, publicado en la revista Materials Today: Proceedings, describe la construcción de sensores de deformación extremadamente flexibles, precisos y robustos utilizando óxido de grafeno reducido (rGO) producido electroquímicamente.

Electrónica portátil: el futuro de los dispositivos de vigilancia

Los consumidores del sector médico y sanitario están migrando cada vez más hacia una atención sanitaria controlada, adaptada y monitorizada. El rápido avance de los dispositivos móviles ha contribuido a la popularidad de los dispositivos portátiles. Las tecnologías portátiles están emergiendo como excelentes dispositivos de monitoreo para los servicios de atención médica debido a estas mejoras, particularmente con un énfasis cada vez mayor en el bienestar, el bienestar y el manejo de enfermedades.

La electrónica portátil es una Internet de las cosas sofisticada que recopila información biométrica, como los hábitos de sueño y la frecuencia cardíaca. Los consumidores utilizan dispositivos portátiles para transferir correctamente datos físicos, fisiológicos y médicos importantes a una base de datos que se puede utilizar para controlar la salud del paciente.

El mundo ha sido testigo recientemente de la necesidad de monitoreo de salud inalámbrico con el brote del devastador coronavirus SARS-CoV-2. Como resultado, los científicos han tratado de desarrollar dispositivos portátiles inteligentes para la detección continua en tiempo real de la salud y la actividad física de los pacientes.

Limitaciones de los sensores de deformación tradicionales

Los sensores de deformación tradicionales basados ​​en silicio tienen una flexibilidad relativamente baja de menos del 5 % y una respuesta deficiente, lo que los hace inadecuados para detectar deformaciones pequeñas y grandes. Además de las limitaciones de flexibilidad, los sensores de deformación típicos basados ​​en silicio requieren procesos de fabricación sofisticados, como procesos microelectromecánicos y deposición de película delgada.

Requisitos para dispositivos portátiles avanzados

La flexibilidad, la capacidad de respuesta y la resistencia son características cruciales de los dispositivos portátiles, ya que admiten la integración de los sensores a través de interfaces no uniformes, como el cuerpo humano. Además de la elasticidad, estos productos también necesitan un sensor que pueda detectar las más pequeñas deformaciones causadas por factores fisiológicos y la actividad física.

Los sensores de tensión utilizados en la electrónica portátil deben ser estructuralmente flexibles para adaptarse a superficies curvas y suaves, como la piel humana, químicamente inertes a la transpiración y resistentes a las variables climáticas, como las variaciones de temperatura y humedad.

Actualmente se están realizando experimentos con sensores de tensión flexibles, con un enfoque en el uso de materiales de carbono a nanoescala para evitar las dificultades asociadas con los no metales rígidos y los semiconductores. Los compuestos de carbono a nanoescala se pueden utilizar para fabricar sensores de deformación extremadamente flexibles.

Sensores de deformación flexibles basados ​​en óxido de grafeno reducido (rGO).

El grafeno se ha promocionado como un material sensor potencial debido a sus excepcionales capacidades eléctricas y magnéticas. Utilizando escamas de rGO separadas electroquímicamente y un sellador flexible a base de silicona, en este trabajo se desarrolló un sensor de deformación robusto sostenible, de bajo costo, extremadamente elástico, ultrasensible y duradero.

Se utilizaron un difractómetro de rayos X (XRD) y un microscopio electrónico de barrido de emisión de campo (FESEM) para analizar el rGO. Luego, los sensores de tensión rGO/silicona se usaron en dispositivos portátiles para rastrear numerosos movimientos fisiológicos, como doblar la mano, torcer la muñeca, flexionar los dedos y torcer la rodilla. El sensor producido también se utilizó para identificar perturbaciones en contenedores inseguros y para detectar las actividades físicas mencionadas anteriormente.

Conclusiones clave del estudio

Los investigadores utilizaron el enfoque electrolítico para crear una gran escama de rGO, y sus propiedades se evaluaron utilizando FESEM, XRD, una máquina de tracción y doblado y un multímetro. La técnica de fabricación propuesta es sencilla, respetuosa con el medio ambiente y económica. La combinación de copos grandes de rGO y una pasta elástica a base de silicona contribuyó al desarrollo de un posible sensor de deformación flexible con un 116 % de flexibilidad, una sensibilidad de 4100 y un ciclo de vida de 4550.

La flexibilidad de los sensores resulta de los movimientos del cuerpo, que hacen que los canales conductores se dividan y vuelvan a conectarse, cambiando la resistividad del detector rGO/silicona. Primero, se colocó el sensor rGO/silicona en los talones para observar la respuesta del sensor al caminar y correr. El sensor mostró un patrón constante que coincidía con la actividad física que se estaba realizando.

perspectivas de futuro

Se puede concluir que la respuesta en tiempo real del sensor se puede aplicar para rastrear actividades físicas como saltos y caídas inesperadas. Además, el uso del sensor de deformación flexible no se limita a los dispositivos portátiles; También se puede utilizar en una variedad de sectores, como el mapeo y monitoreo de estructuras, automatización, interacción hombre-máquina y detección táctil.

referencia

Verma, RP et al. (2022). Sensor de tensión extensible basado en óxido de grafeno reducido para monitorear la actividad física y los micromovimientos. Materiales Hoy: Procedimientos. Disponible en: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214785322031856?via%3Dihub

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