Capteur graphène laser pour surveillance précise température et déformation dans les soins des plaies

Université d'État de Pennsylvanie, University Park, PA

Le capteur flexible, idéal pour une utilisation dans le corps humain, utilise du graphène induit par laser pour mesurer simultanément mais séparément la température et la déformation, permettant potentiellement une meilleure surveillance de la cicatrisation des plaies en fournissant des informations plus claires sur l'inflammation et la récupération. (Image : Jennifer M. McCann/ Penn State)

Un défi majeur dans les capteurs portables auto-alimentés pour la surveillance de la santé est de distinguer différents signaux quand ils se produisent en même temps. Des chercheurs de Penn State et de l'Université de technologie du Hebei en Chine ont abordé ce problème en découvrant une nouvelle propriété d'un matériau de capteur, permettant à l'équipe de développer un nouveau type de capteur flexible qui peut mesurer avec précision à la fois la température et la déformation physique simultanément mais séparément pour identifier plus précisément divers signaux.

« Ce matériau de capteur unique que nous avons développé a des applications potentiellement importantes dans la surveillance de la santé », a dit le co-auteur correspondant Huanyu « Larry » Cheng, professeur associé James L. Henderson, Jr. Memorial en science et mécanique de l'ingénierie (ESM) à Penn State. « En mesurant avec précision les changements de température et la déformation physique ou la contrainte créée par une plaie en cours de cicatrisation et en mesurant cela en séparant les deux signaux, cela pourrait révolutionner le suivi de la cicatrisation des plaies. Les médecins pourraient obtenir une image beaucoup plus claire du processus de cicatrisation, identifiant précocement des problèmes comme l'inflammation. »

Les chercheurs visaient à mesurer avec précision les signaux de température et de déformation sans diaphonie en utilisant du graphène induit par laser, un matériau 2D. Comme tous les matériaux 2D y compris le graphène ordinaire, le graphène induit par laser est épais d'un à quelques atomes avec des propriétés uniques, mais avec une particularité. Le graphène induit par laser (LIG) se forme quand un laser chauffe certains matériaux riches en carbone — comme le plastique ou le bois — d'une manière qui convertit leur surface en une structure de graphène. Le laser « écrit » essentiellement le graphène directement sur le matériau, en faisant une façon simple et évolutive de produire des motifs de graphène pour l'électronique, les capteurs et les dispositifs énergétiques.

Le LIG a été utilisé auparavant dans diverses applications. Précédemment, Cheng et son équipe ont utilisé le LIG pour des capteurs de gaz, des détecteurs électrochimiques pour l'analyse de sueur, des supercondensateurs, et plus. Cependant, les chercheurs ont dit qu'ils pensaient avoir découvert une nouvelle propriété du LIG pour la première fois qui le rend idéal pour un capteur multi-usage et précis.

« Dans cette étude particulière, nous sommes un peu tombés sur le fait que ce matériau a aussi des propriétés thermoélectriques », a dit Cheng. « Nous croyons que c'est la première fois que quelqu'un rapporte des capacités thermoélectriques du graphène induit par laser. Et c'est vraiment important pour ce que nous essayons de faire ici, qui est de mesurer séparément les changements de température et la déformation physique ou la contrainte. »

Les propriétés thermoélectriques dans un matériau font référence à la capacité de convertir des différences de température en tension électrique et vice versa, permettant de tels matériaux d'être utilisés pour des applications comme la récupération d'énergie et la détection de température. Selon Cheng, cette propriété thermoélectrique nouvellement identifiée du LIG rend facile de séparer les deux mesures de capteur et idéal pour des applications de santé comme un capteur intégré dans un pansement.

« Quand vous avez des matériaux sensibles à la fois à la température et à la déformation, il peut être difficile de dire quel signal cause des changements dans le matériau », a dit Cheng. « Mais en utilisant cet effet thermoélectrique dans le graphène induit par laser, nous pouvons essentiellement découpler ces deux mesures. Nous pouvons regarder la résistance électrique pour obtenir des informations sur la déformation, tout en mesurant la tension thermique pour déterminer la température. C'est pourquoi les médecins pourraient l'utiliser pour suivre à la fois les fluctuations de température et les changements physiques au site de la plaie et donner une image beaucoup plus claire de la progression de la cicatrisation. »

Pour plus d'informations, contactez Adrienne Berard à Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser..