Revolucionando a Tecnologia Vestível: Eletrônica Print-in-Place para Tatuagens Biossensor Personalizadas

A Escola de Engenharia Pratt da Universidade Duke, em Durham, Carolina do Norte, desenvolveu uma técnica totalmente "print-in-place" para eletrônica que pode viabilizar tecnologias como tatuagens eletrônicas de alta adesão e bandagens com biossensores específicos para cada paciente.

Dois condutores eletronicamente ativos foram impressos diretamente na parte inferior do dedo mindinho e acendem um LED quando uma tensão é aplicada.

Limitações das Tatuagens Eletrônicas Convencionais

Tatuagens eletrônicas tradicionais são adesivos finos e flexíveis de borracha que contêm componentes elétricos igualmente flexíveis. A película fina adere à pele como uma tatuagem temporária, e versões iniciais continham monitores de atividade cardíaca e cerebral, além de estimuladores musculares. No entanto, elas não são adequadas para situações que exigem modificação direta de uma superfície com eletrônica personalizada.

Inovação: Tinta Condutiva de Nanofios de Prata

Pesquisadores criaram uma tinta inovadora contendo nanofios de prata que pode ser impressa em qualquer substrato a baixas temperaturas usando uma impressora a aerossol. O resultado é uma película fina que mantém sua condutividade sem processamento adicional. Após a impressão, a tinta seca em menos de dois minutos e mantém alto desempenho elétrico mesmo após suportar 50% de tensão de flexão por mais de 1.000 ciclos.

Demonstração Prática

Em uma demonstração, dois condutores ativos foram impressos na parte inferior de um dedo mindinho. Próximo à ponta do dedo, os condutores conectam-se a um pequeno LED. Ao aplicar tensão na base dos dois condutores impressos, o LED permanece aceso mesmo quando o dedo se dobra e se move.

Transistores Funcionais Impressos no Local

A tinta condutiva pode ser combinada com outros dois componentes impressos para criar transistores funcionais. A impressora primeiro deposita uma faixa semicondutora de nanotubos de carbono. Após secar — sem remover o substrato de plástico ou papel da impressora —, dois condutores de nanofios de prata, que se estendem por vários centímetros de cada lado, são impressos. Uma camada dielétrica não condutora de um material bidimensional (nitreto de boro hexagonal) é então impressa sobre a faixa semicondutora original, seguida por um eletrodo de porta final de nanofios de prata.

Vantagens do Processo Print-in-Place

Com as tecnologias atuais, pelo menos uma dessas etapas exigiria a remoção do substrato para processamento adicional, como banho químico para remover material indesejado, processo de endurecimento para garantir que as camadas não se misturem, ou cura prolongada para remover vestígios de material orgânico que podem interferir com campos elétricos. A técnica print-in-place não requer nenhuma dessas etapas e, apesar da necessidade de cada camada secar completamente para evitar mistura de materiais, pode ser concluída na menor temperatura de processamento geral relatada até hoje.

Aplicações Futuras

O método de impressão não substitui processos de fabricação em larga escala para eletrônicos vestíveis, mas tem valor para aplicações como prototipagem rápida ou bandagens que contenham biossensores.

Para mais informações, contate Ken Kingery em [e-mail protegido]; 919-660-8414.