Исследователи из Университета Миссури (MU) провели новое исследование, раскрывающее потенциал карандаша и бумаги для создания электронных устройств. В частности, исследователи обнаружили, что нечто такое обычное, как графитовый карандаш, может создавать биоэлектрические устройства, которые прикрепляются к коже.
В последние годы исследователи нашли способы питания ряда устройств энергией трения карандашом на бумаге, включая датчики, микрофлюидику, накопители энергии и микроаналитические устройства. Бумага является полезным вариантом в качестве подложки для электронных схем и датчиков, поскольку она недорогая и экологически чистая.
Исследователи теперь могут использовать пассивные и активные роли следа карандаша, собирая энергию 90% графитового карандаша на бумаге. Доктор Чжэн Янь, который возглавлял команду исследователей MU, объясняет, что карандаши, содержащие более 90% графита, способны проводить большое количество энергии, создаваемой трением между бумагой и карандашом при рисовании или письме.
В частности, исследователи обнаружили, что карандаши с 93% графита были лучшими для создания разнообразных биоэлектронных устройств на коже, нарисованных на коммерческой офисной копировальной бумаге. Эти материалы для рисования часто диспергируются в жидкостях и оставляют следы на бумаге после испарения растворителя.
Многие существующие коммерческие биомедицинские устройства на коже содержат два основных компонента: компонент биомедицинского слежения и окружающий гибкий материал, такой как пластик, для обеспечения поддерживающей структуры для компонента для поддержания соединения на коже. Напротив, подход «карандаш-на-бумаге» развивает сенсорную платформу, где устройства могут быть изготовлены за считанные минуты, используя не более чем обычные канцелярские товары. По словам исследователей Ченг-Вэй Лин и др. al, следы карандаша считаются проводящими тонкими пленками, сделанными из сетки частиц перколированного графита на бумаге. Этот метод достаточно устойчив к влаге, химикатам и ультрафиолетовому облучению. Графитовый карандаш – гораздо более экономичное решение, чем современные электронные устройства.
В результате исследования был сделан вывод о том, что на бумагу можно наносить также биосовместимый аэрозольный клей, чтобы лучше прилипать к коже человека. Одно устройство (0,87 см2) может генерировать постоянное напряжение до 480 мВ.
Устройства могут выполнять непрерывный и высокоточный мониторинг в реальном времени спектра виртуальных биофизических и биохимических сигналов от человеческих тел. Это включает температуру кожи, мгновенную частоту сердечных сокращений, частоту дыхания и обеспечение запрограммированных тепловых раздражений.
Это исследование MU показывает, что эта технология может иметь широкое применение в будущем, от персональной медицинской помощи на дому до дистанционных научных исследований, проводимых для пандемии COVID-19. Доктор Чжэн полагает, что разработки карандашом на бумаге могут также помочь контролировать уровень сна человека. Благодаря продолжающемуся исследованию электроники, работающей на карандаше и бумаге, этот метод может позволить людям контролировать состояние своего здоровья, просто подбирая карандаш и бумагу.
© digitrode.ru