I ricercatori hanno progettato un tatuaggio a base di grafene che può essere laminato direttamente sulla pelle con acqua, simile a un tatuaggio temporaneo. Ma invece di presentare disegni artistici o colorati, il nuovo tatuaggio è quasi trasparente. La sua principale attrazione è che le proprietà elettroniche uniche del grafene consentono al tatuaggio di funzionare come un dispositivo elettronico indossabile, con potenziali applicazioni, inclusi usi biometrici (come la misurazione dell'attività elettrica del cuore, cervello, e muscoli), così come le interazioni uomo-macchina.

I ricercatori, guidato da Deji Akinwande e Nanshu Lu all'Università del Texas ad Austin, hanno pubblicato un articolo sul nuovo tatuaggio elettronico al grafene in un recente numero di ACS Nano .

In alcuni modi, il tatuaggio elettronico al grafene è simile ai dispositivi elettronici disponibili in commercio per il monitoraggio della salute e del fitness:entrambi i tipi di dispositivi sono in grado di monitorare la frequenza cardiaca e la bioimpedenza (una misura della risposta del corpo a una corrente elettrica). Ma poiché i tatuaggi ultrasottili in grafene possono adattarsi completamente alla pelle, offrono una qualità dei dati di livello medico, in contrasto con le prestazioni inferiori dei sensori a elettrodi rigidi montati su bande e legati al polso o al torace. Grazie al rilevamento di alta qualità, i ricercatori si aspettano che i tatuaggi al grafene possano offrire sostituti promettenti per i sensori medici esistenti, che sono generalmente fissati con nastro adesivo alla pelle e richiedono gel o pasta per consentire il funzionamento degli elettrodi.

"Il tatuaggio al grafene è un sensore fisiologico secco che, per la sua magrezza, forma un contatto ultra-conforme alla pelle, con conseguente maggiore fedeltà del segnale, " ha dichiarato a Phys.org il coautore Shideh Kabiri Ameri dell'Università del Texas ad Austin. "La conformabilità si traduce in una minore suscettibilità agli artefatti da movimento, che è uno dei maggiori inconvenienti dei sensori e degli elettrodi a secco convenzionali per le misurazioni fisiologiche."

I nuovi tatuaggi sono realizzati in grafene rivestito con uno strato di supporto ultrasottile di polimero trasparente poli(metilmetacrilato) (PMMA). Durante la fabbricazione, il doppio strato di grafene/PMMA viene trasferito su un pezzo di normale carta per tatuaggi, e il doppio strato viene quindi intagliato in diversi modelli di nastri a serpentina per realizzare diversi tipi di sensori. Il tatuaggio finito viene quindi trasferito in qualsiasi parte del corpo portando il lato in grafene a contatto con la pelle e applicando acqua sul retro della carta del tatuaggio per rilasciare il tatuaggio. I tatuaggi mantengono la loro piena funzione per circa due giorni o più, ma può essere staccato con un pezzo di nastro adesivo se lo si desidera.

Poiché i ricercatori hanno precedentemente dimostrato che, teoricamente, un tatuaggio in grafene deve avere uno spessore inferiore a 510 nm per conformarsi completamente alla pelle umana e mostrare prestazioni ottimali, il tatuaggio che hanno fabbricato qui ha uno spessore di soli 460 nm. In combinazione con una trasparenza ottica a doppio strato di grafene/PMMA di circa l'85%, e il fatto che i tatuaggi siano più elastici della pelle umana, i tatuaggi di grafene risultanti sono appena percettibili, sia meccanicamente che otticamente.

I test hanno dimostrato che i tatuaggi elettronici al grafene possono essere utilizzati con successo per misurare una varietà di segnali elettrofisiologici, compresa la temperatura della pelle e l'idratazione della pelle, e può funzionare come un elettrocardiogramma (ECG), elettromiogramma (EMG), ed elettroencefalogramma (EEG) per misurare l'attività elettrica del cuore, muscoli, e cervello, rispettivamente.

"I tatuaggi elettronici al grafene sono i più promettenti per le potenziali applicazioni nell'assistenza sanitaria mobile, tecnologie assistite, e interfacce uomo-macchina, " Ha detto Kabiri Ameri. "Nell'area delle interfacce uomo-macchina, i segnali elettrofisiologici registrati dal cervello e dai muscoli possono essere classificati e assegnati per un'azione specifica in una macchina. Quest'area di ricerca può avere applicazioni per l'Internet delle cose, case e città intelligenti, interazione umano-computer, sedie a rotelle intelligenti, tecnologia di assistenza vocale, monitoraggio della guida distratta, e controllo uomo-robot. Recentemente abbiamo dimostrato l'applicazione dei tatuaggi di grafene per rilevare i segnali umani per controllare in modalità wireless oggetti volanti. Quella manifestazione sarà segnalata nel prossimo futuro".

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