UNIVERSITY PARK, Pa. – Sensor yang dapat dikenakan berkembang dari jam tangan dan elektroda menjadi perangkat yang dapat ditekuk yang memberikan pengukuran biometrik yang jauh lebih tepat dan kenyamanan bagi pengguna. Sekarang, tim peneliti internasional telah mengambil evolusi satu langkah lebih jauh dengan mencetak sensor langsung pada kulit manusia tanpa menggunakan panas.

Dipimpin oleh Huanyu “Larry” Cheng, Profesor Pengembangan Karir Dorothy Quiggle di Departemen Ilmu Teknik dan Mekanika Penn State, tim tersebut mempublikasikan hasil mereka di Bahan & Antarmuka Terapan ACS .

“Dalam artikel ini, kami melaporkan teknik fabrikasi sederhana namun dapat diterapkan secara universal dengan menggunakan lapisan bantuan sintering baru untuk memungkinkan pencetakan langsung pada sensor tubuh,” kata penulis pertama Ling Zhang, seorang peneliti di Harbin Institut Teknologi di Cina dan di laboratorium Cheng.

Cheng dan rekan-rekannya sebelumnya mengembangkan papan sirkuit cetak fleksibel untuk digunakan pada sensor yang dapat dikenakan, tetapi pencetakan langsung pada kulit telah terhalang oleh proses pengikatan untuk komponen logam di sensor. Disebut sintering, proses ini biasanya membutuhkan suhu sekitar 572 derajat Fahrenheit (300 derajat Celsius) untuk mengikat nanopartikel perak sensor menjadi satu.

“Jelas sekali, permukaan kulit tidak dapat menahan suhu setinggi itu,” kata Cheng. “Untuk mengatasi keterbatasan ini, kami mengusulkan lapisan bantuan sintering – sesuatu yang tidak akan melukai kulit dan dapat membantu bahan sinter menyatu pada suhu yang lebih rendah.”

Dengan menambahkan nanopartikel ke dalam campuran, partikel perak sinter pada suhu yang lebih rendah sekitar 212 F (100 C).

“Itu bisa digunakan untuk mencetak sensor pada pakaian dan kertas, yang berguna, tapi itu masih lebih tinggi dari yang bisa kita tahan pada suhu kulit,” kata Cheng, yang mencatat bahwa sekitar 104 F (40 C) masih bisa membakar jaringan kulit. “Kami mengubah formula lapisan bantuan, mengubah bahan cetak, dan menemukan bahwa kami dapat mengering pada suhu kamar.”

Lapisan bantuan sintering suhu kamar terdiri dari pasta polivinil alkohol – bahan utama masker wajah yang dapat dikupas – dan kalsium karbonat – yang terdiri dari kulit telur. Lapisan tersebut mengurangi kekasaran permukaan pencetakan dan memungkinkan adanya lapisan pola logam yang sangat tipis yang dapat menekuk dan melipat sambil mempertahankan kemampuan elektromekanis. Saat sensor dicetak, para peneliti menggunakan peniup udara, seperti pengering rambut yang disetel pada suhu dingin, untuk menghilangkan air yang digunakan sebagai pelarut dalam tinta.

“Hasilnya sangat besar,” kata Cheng. Kami tidak perlu mengandalkan panas untuk sinter.

Sensor tersebut mampu secara tepat dan terus menerus menangkap suhu, kelembaban, kadar oksigen darah dan sinyal kinerja jantung, menurut Cheng. Para peneliti juga menghubungkan sensor pada tubuh ke dalam jaringan dengan kemampuan transmisi nirkabel untuk memantau kombinasi sinyal saat mereka berkembang.

Prosesnya juga ramah lingkungan, kata Cheng. Sensor tetap kuat dalam air hangat selama beberapa hari, tetapi mandi air panas akan dengan mudah menghilangkannya.

“Ini bisa didaur ulang, karena pelepasan tidak merusak perangkat,” kata Cheng. “Dan, yang terpenting, pengangkatan juga tidak merusak kulit. Itu sangat penting bagi orang dengan kulit sensitif, seperti orang tua dan bayi. Perangkat dapat berguna tanpa menjadi beban tambahan bagi orang yang menggunakannya atau bagi lingkungan. ”

Selanjutnya, para peneliti berencana untuk mengubah teknologi untuk menargetkan aplikasi tertentu sesuai kebutuhan, seperti jaringan sensor pada tubuh yang ditempatkan untuk memantau gejala tertentu yang terkait dengan COVID-19.

Kontributor lainnya termasuk Hongjun Ji, Senpei Xie, Yaoyin Li, Ziheng Ye, Tiesong Lin, Xiangli Liu, Xuesong Leng, Mingyu Li, Pengdong Feng, Jiaheng Zhang dan Xing Ma, semuanya berafiliasi dengan Institut Harbin Teknologi; Houbing Huang dan Xiaoming Shi, keduanya dari Institut Teknologi Beijing; dan Ning Yi, dari Departemen Ilmu dan Teknik Material Penn State.

Pekerjaan ini didukung oleh Penn State, National Science Foundation, American Chemical Society Petroleum Research Fund, Shenzhen Science and Technology Program, Biro Industri dan Teknologi Informasi Shenzhen, dan National Science Foundation of China.

Read More

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

*

code