Печатные датчики команды в 50 раз более чувствительны, чем промышленный стандарт, и превосходят другие сопоставимые датчики с наночастицами по важному показателю, который меняет правила игры в отрасли: гибкость.
Повышение чувствительности и гибкости без снижения производительности делает технологии команд идеальным кандидатом для новых областей носимой электроники и медицинских диагностических устройств.
Команда, возглавляемая профессором Джонатаном Коулманом из Физической школы Тринити, одним из ведущих мировых ученых-нанологов, продемонстрировала, что они могут производить недорогой печатный датчик деформации из графенового нанокомпозитного материала.
Они разработали метод создания чернил на основе G-Putty, которые можно печатать в виде тонкой пленки на эластичных подложках, включая пластыри, и легко прикреплять к коже.
Команда разработала метод создания чернил на основе G-Putty, которые можно печатать в виде тонкой пленки на эластичных подложках, включая пластыри, и легко прикреплять к коже.
Создавая и тестируя чернила разной вязкости (текучести), команда обнаружила, что они могут адаптировать чернила G-Putty в соответствии с технологией печати и применением.
Они опубликовали свои результаты в журнале Small.
В медицинских учреждениях тензодатчики являются очень ценным диагностическим инструментом, используемым для измерения изменений механической нагрузки, например частоты пульса, или изменений способности пострадавшего от инсульта глотать. Тензодатчик работает, обнаруживая это механическое изменение и преобразуя его в пропорциональный электрический сигнал, тем самым действуя как механико-электрический преобразователь.
Хотя тензодатчики в настоящее время доступны на рынке, они в основном сделаны из металлической фольги, что создает ограничения с точки зрения износостойкости, универсальности и чувствительности.
Профессор Коулман сказал:
«Моя команда и я ранее создавали нанокомпозиты из графена с полимерами, подобными тем, которые содержатся в резиновых лентах и глупой замазке. Теперь мы превратили G-putty, нашу очень пластичную и глупую замазку с добавлением графена, в смесь чернил, обладающую превосходными механическими и электрическими свойствами. Наши чернила имеют то преимущество, что их можно превратить в рабочее устройство, используя методы промышленной печати, от трафаретной печати до аэрозольного и механического нанесения.
«Дополнительным преимуществом нашей очень недорогой системы является то, что мы можем контролировать множество различных параметров во время производственного процесса, что дает нам возможность настраивать чувствительность нашего материала для конкретных приложений, требующих обнаружения очень незначительных деформаций."
Текущие рыночные тенденции на мировом рынке медицинского оборудования показывают, что это исследование хорошо подходит для перехода к персонализированным, настраиваемым, носимым датчикам, которые можно легко встроить в одежду или носить на коже.
В 2020 году рынок носимых медицинских устройств был оценен в 16 миллиардов долларов США с ожиданием значительного роста, особенно в области устройств для удаленного мониторинга пациентов, и все большего внимания к фитнесу и мониторингу образа жизни.
Команда амбициозна переводит научную работу в продукт. Д-р Дэниел О’Дрисколл из Физической школы Тринити добавил:
«Разработка этих датчиков представляет собой значительный шаг вперед в области носимых диагностических устройств – устройств, которые можно распечатать по индивидуальному заказу и удобно закрепить на коже пациента, чтобы контролировать ряд различных биологических процессов.
"В настоящее время мы изучаем приложения для мониторинга дыхания и пульса в реальном времени, движений суставов и походки, а также ранних родов во время беременности. Поскольку наши датчики сочетают в себе высокую чувствительность, стабильность и большой диапазон чувствительности с возможностью печати нестандартных узоров на гибких носимых носителях, мы можем адаптировать датчик к применению. Методы, используемые для производства этих устройств, невысоки и легко масштабируются, что является важным критерием для создания диагностического устройства для широкого использования."
Профессор Коулман недавно получил грант Европейского исследовательского совета Proof of Concept для развития этих результатов и начала разработки прототипа коммерческого продукта. Конечная цель группы – выявить потенциальных инвесторов и отраслевых партнеров, а также создать дочернюю компанию вокруг технологий, ориентированную как на рекреационные, так и на медицинские приложения.