Ricercatori presso AMBER, il Centro SFI per la ricerca sui materiali avanzati e la bioingegneria, e dalla Scuola di Fisica del Trinity, hanno sviluppato la prossima generazione, tecnologia di rilevamento a base di grafene utilizzando il loro materiale innovativo G-Putty.

I sensori stampati del team sono 50 volte più sensibili dello standard del settore e superano altri sensori nano-abilitati comparabili in un'importante metrica vista come un punto di svolta nel settore:la flessibilità.

Massimizzare la sensibilità e la flessibilità senza ridurre le prestazioni rende la tecnologia dei team un candidato ideale per le aree emergenti dell'elettronica indossabile e dei dispositivi diagnostici medici.

Il team, guidato dal professor Jonathan Coleman della Trinity's School of Physics, uno dei più importanti nanoscienziati al mondo, ha dimostrato di poter produrre a basso costo, stampato, sensore di deformazione nanocomposito in grafene.

Creando e testando inchiostri di diverse viscosità (colabilità), il team ha scoperto che potevano personalizzare gli inchiostri G-Putty in base alla tecnologia di stampa e all'applicazione.

Hanno pubblicato i loro risultati sulla rivista Piccolo .

In ambito medico, i sensori di deformazione sono uno strumento diagnostico di grande valore utilizzato per misurare i cambiamenti nella deformazione meccanica come la frequenza del polso, o i cambiamenti nella capacità di deglutizione di una vittima di ictus. Un sensore di deformazione funziona rilevando questo cambiamento meccanico e convertendolo in un segnale elettrico proporzionale, fungendo così da convertitore meccanico-elettrico.

Sebbene i sensori di deformazione siano attualmente disponibili sul mercato, sono per lo più realizzati in lamina metallica che pone limiti in termini di vestibilità, versatilità, e sensibilità.

Il professor Coleman ha detto:

"Il mio team e io abbiamo precedentemente creato nanocompositi di grafene con polimeri come quelli che si trovano negli elastici e nello stupido mastice. Ora siamo diventati G-putty, il nostro stupido mastice mescolato al grafene altamente malleabile, in una miscela di inchiostri con eccellenti proprietà meccaniche ed elettriche. I nostri inchiostri hanno il vantaggio di poter essere trasformati in un dispositivo funzionante utilizzando metodi di stampa industriale, dalla serigrafia, all'aerosol e alla deposizione meccanica.

"Un ulteriore vantaggio del nostro sistema a bassissimo costo è che possiamo controllare una varietà di parametri diversi durante il processo di produzione, che ci dà la capacità di mettere a punto la sensibilità del nostro materiale per applicazioni specifiche che richiedono il rilevamento di deformazioni davvero minime."

Le attuali tendenze di mercato nel mercato globale dei dispositivi medici indicano che questa ricerca è ben posizionata all'interno del passaggio a soluzioni personalizzate, sintonizzabile, sensori indossabili che possono essere facilmente incorporati negli indumenti o indossati sulla pelle.

Nel 2020 il mercato dei dispositivi medici indossabili è stato valutato a $ 16 miliardi di dollari con aspettative di crescita significativa in particolare nei dispositivi di monitoraggio remoto dei pazienti e una crescente attenzione al monitoraggio del fitness e dello stile di vita.

Il team è ambizioso nel tradurre il lavoro scientifico in prodotto. Dott. Daniel O'Driscoll, Scuola di Fisica della Trinità, aggiunto:

"Lo sviluppo di questi sensori rappresenta un notevole passo avanti per l'area dei dispositivi diagnostici indossabili, dispositivi che possono essere stampati in modelli personalizzati e montati comodamente sulla pelle del paziente per monitorare una serie di diversi processi biologici.

"Stiamo attualmente esplorando applicazioni per monitorare la respirazione e il polso in tempo reale, movimento articolare e andatura, e il travaglio precoce in gravidanza. Poiché i nostri sensori combinano un'elevata sensibilità, stabilità e un'ampia gamma di rilevamento con la possibilità di stampare modelli personalizzati su supporti flessibili, substrati indossabili, possiamo adattare il sensore all'applicazione. I metodi utilizzati per produrre questi dispositivi sono a basso costo e facilmente scalabili, criteri essenziali per produrre un dispositivo diagnostico per un uso su larga scala".