Sensoren werden ohne Wärme direkt auf die menschliche Haut gedruckt

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Peking, 12. Oktober (IANS): Ein internationales Forscherteam hat die Entwicklung tragbarer Elektronik vorangetrieben, indem Sensoren ohne Wärmeeinsatz direkt auf die menschliche Haut gedruckt wurden.

„In diesem Artikel berichten wir über eine einfache, aber universell einsetzbare Herstellungstechnik unter Verwendung einer neuartigen Sinterhilfeschicht, mit der Sensoren direkt auf den Körper gedruckt werden können“, sagte der Studienautor Ling Zhang vom Harbin Institute of Technology in China.

Das Forschungsteam entwickelte zuvor flexible Leiterplatten für tragbare Sensoren. Der Druck direkt auf die Haut wurde jedoch durch den Verbindungsprozess für die Metallkomponenten im Sensor behindert.

Dieser als Sintern bekannte Prozess erfordert typischerweise Temperaturen von etwa 300 Grad Celsius, um die Silbernanopartikel des Sensors miteinander zu verbinden.

“Die Oberfläche der Haut kann offensichtlich einer so hohen Temperatur nicht standhalten”, sagte Cheng.

„Um diese Einschränkung zu umgehen, haben wir eine Sinterhilfsschicht vorgeschlagen – etwas, das die Haut nicht verletzt und dem Material hilft, bei einer niedrigeren Temperatur zusammenzusintern“, fügte Cheng hinzu.

Durch Zugabe eines Nanopartikels zu der Mischung sintern die Silberpartikel bei einer niedrigeren Temperatur von etwa 100 ° C.

“Das kann verwendet werden, um Sensoren auf Kleidung und Papier zu drucken, was nützlich ist, aber es ist immer noch höher, als wir bei Hauttemperatur stehen können”, sagte Cheng und bemerkte, dass etwa 40 ° C (104 ° F) immer noch Hautgewebe verbrennen könnten.

„Wir haben die Formel der Hilfsschicht geändert, das Substrat geändert und festgestellt, dass wir bei Raumtemperatur sintern können“, fügte Cheng hinzu.

Die Sinterhilfeschicht bei Raumtemperatur besteht aus Polyvinylalkoholpaste – dem Hauptbestandteil abziehbarer Gesichtsmasken – und Calciumcarbonat – bestehend aus Eierschalen.

Die Schicht verringert die Rauheit der Druckoberfläche und ermöglicht eine ultradünne Schicht aus Metallmustern, die sich biegen und falten können, während die elektromechanischen Fähigkeiten erhalten bleiben.

Beim Drucken des Sensors verwendeten die Forscher ein Luftgebläse, z. B. einen kühlen Haartrockner, um das Wasser zu entfernen, das als Lösungsmittel in der Tinte verwendet wird.

„Das Ergebnis ist tiefgreifend. Wir müssen uns beim Sintern nicht auf Wärme verlassen “, sagte Cheng.

Laut Cheng können die Sensoren Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Blutsauerstoffgehalt und Herzzeitvolumen genau und kontinuierlich aufzeichnen.

Die Forscher verbanden die Sensoren am Körper auch mit einem Netzwerk mit drahtlosen Übertragungsfunktionen, um die Kombination der Signale im Verlauf zu überwachen.

„Der Prozess ist auch umweltfreundlich. Der Sensor bleibt einige Tage lang in lauwarmem Wasser robust, aber eine heiße Dusche kann ihn leicht entfernen “, schrieben die Autoren.

Diese Studie wurde kürzlich in der Zeitschrift ACS Applied Materials & Interfaces veröffentlicht.

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