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Jul 02, 2023

Tatuagens eletrônicas de grafeno podem ser aplicadas na pele com água

7 de agosto de 2017 recurso por

Reportagem de 7 de agosto de 2017

por Lisa Zyga, Phys.org

Pesquisadores projetaram uma tatuagem à base de grafeno que pode ser diretamente laminada na pele com água, semelhante a uma tatuagem temporária. Mas, em vez de apresentar desenhos artísticos ou coloridos, a nova tatuagem é quase transparente. Sua principal atração é que as propriedades eletrônicas únicas do grafeno permitem que a tatuagem funcione como um dispositivo eletrônico vestível, com aplicações potenciais, incluindo usos biométricos (como medir a atividade elétrica do coração, cérebro e músculos), bem como interações homem-máquina. .

Os pesquisadores, liderados por Deji Akinwande e Nanshu Lu, da Universidade do Texas em Austin, publicaram um artigo sobre a nova tatuagem eletrônica de grafeno em uma edição recente da ACS Nano.

De certa forma, a tatuagem eletrônica de grafeno é semelhante a dispositivos eletrônicos disponíveis comercialmente para rastreamento de saúde e condicionamento físico: ambos os tipos de dispositivos são capazes de monitorar a frequência cardíaca e bioimpedância (uma medida da resposta do corpo a uma corrente elétrica). Mas como as tatuagens ultrafinas de grafeno podem se adaptar totalmente à pele, elas oferecem qualidade de dados de nível médico, em contraste com o desempenho inferior dos sensores de eletrodos rígidos montados em faixas e amarrados no pulso ou no peito. Devido à detecção de alta qualidade, os pesquisadores esperam que as tatuagens de grafeno possam oferecer substitutos promissores para os sensores médicos existentes, que normalmente são colados na pele e requerem gel ou pasta para permitir que os eletrodos funcionem.

“A tatuagem de grafeno é um sensor fisiológico seco que, devido à sua espessura, forma um contato ultraconforme com a pele, resultando em maior fidelidade do sinal”, disse o coautor Shideh Kabiri Ameri, da Universidade do Texas em Austin, à Phys.org. "A conformabilidade resulta em menos suscetibilidade a artefatos de movimento, que é uma das maiores desvantagens dos sensores e eletrodos secos convencionais para medições fisiológicas".

As novas tatuagens são feitas de grafeno revestido com uma camada ultrafina de polímero transparente de poli(metil metacrilato) (PMMA). Durante a fabricação, a bicamada de grafeno/PMMA é transferida para um pedaço de papel de tatuagem comum, e a bicamada é esculpida em diferentes padrões de fitas serpentinas para fazer diferentes tipos de sensores. A tatuagem finalizada é então transferida para qualquer parte do corpo, colocando o lado do grafeno em contato com a pele e aplicando água na parte de trás do papel da tatuagem para liberar a tatuagem. As tatuagens mantêm sua função completa por cerca de dois dias ou mais, mas podem ser removidas com um pedaço de fita adesiva, se desejado.

Como os pesquisadores mostraram anteriormente que, teoricamente, uma tatuagem de grafeno deve ter menos de 510 nm de espessura para se adequar totalmente à pele humana e exibir um desempenho ideal, a tatuagem que eles fabricaram aqui tem apenas 460 nm de espessura. Combinado com a transparência óptica da bicamada de grafeno/PMMA de aproximadamente 85% e o fato de as tatuagens serem mais elásticas do que a pele humana, as tatuagens de grafeno resultantes são quase imperceptíveis, tanto mecânica quanto opticamente.

Testes mostraram que as tatuagens eletrônicas de grafeno podem ser usadas com sucesso para medir uma variedade de sinais eletrofisiológicos, incluindo temperatura e hidratação da pele, e podem funcionar como um eletrocardiograma (ECG), eletromiograma (EMG) e eletroencefalograma (EEG) para medir a energia elétrica atividade do coração, músculos e cérebro, respectivamente.

“As tatuagens eletrônicas de grafeno são mais promissoras para aplicações potenciais em saúde móvel, tecnologias assistidas e interfaces homem-máquina”, disse Kabiri Ameri. "Na área de interfaces homem-máquina, os sinais eletrofisiológicos registrados do cérebro e dos músculos podem ser classificados e atribuídos para uma ação específica em uma máquina. Essa área de pesquisa pode ter aplicações para a internet das coisas, casas e cidades inteligentes, interação homem-computador , cadeiras de rodas inteligentes, tecnologia de assistência de fala, monitoramento de direção distraída e controle humano-robô. Recentemente, demonstramos a aplicação de tatuagens de grafeno para detectar sinais humanos para controlar objetos voadores sem fio. Essa demonstração será relatada em um futuro próximo."