Capteur de graphène induit par laser pour une surveillance précise de la température et de la contrainte dans le soin des plaies

Penn State University, University Park, Pennsylvanie

L’un des défis majeurs des capteurs portables auto-alimentés destinés à la surveillance des soins de santé consiste à distinguer différents signaux lorsqu’ils se produisent en même temps. Des chercheurs de Penn State et de l'Université de technologie du Hebei en Chine ont résolu ce problème en découvrant une nouvelle propriété d'un matériau de capteur, permettant à l'équipe de développer un nouveau type de capteur flexible capable de mesurer avec précision à la fois la température et la contrainte 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 des soins de santé", a déclaré l'auteur co-correspondant Huanyu "Larry" Cheng, James L. Henderson, professeur agrégé commémoratif Jr. de sciences de l'ingénierie et de mécanique (ESM) à Penn State. "En mesurant avec précision à la fois les changements de température et la déformation physique ou la tension créée par une plaie en voie de guérison et en mesurant cela en séparant les deux signaux, cela pourrait révolutionner le suivi de la cicatrisation des plaies. Les médecins pourraient avoir une image beaucoup plus claire du processus de guérison, identifiant dès le début des problèmes tels que 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 a une épaisseur de un à quelques atomes avec des propriétés uniques, mais avec une particularité. Le graphène induit par laser (LIG) se forme lorsqu'un laser chauffe certains matériaux riches en carbone, comme le plastique ou le bois, de manière à convertir leur surface en une structure de graphène. Le laser « écrit » essentiellement le graphène directement sur le matériau, ce qui en fait un moyen simple et évolutif de produire des motifs de graphène pour l'électronique, les capteurs et les appareils énergétiques.

LIG a déjà été utilisé dans diverses applications. Auparavant, Cheng et son équipe ont utilisé le LIG pour des capteurs de gaz, des détecteurs électrochimiques pour l'analyse de la sueur, des supercondensateurs, etc. Cependant, les chercheurs ont déclaré qu'ils pensaient avoir découvert pour la première fois une nouvelle propriété du LIG qui le rend idéal pour un capteur polyvalent et précis.

"Dans cette étude particulière, nous sommes en quelque sorte tombés sur le fait que ce matériau possède également des propriétés thermoélectriques", a déclaré Cheng. "Nous pensons que c'est la première fois que quelqu'un signale que le graphène induit par laser possède des capacités thermoélectriques. Et c'est vraiment important pour ce que nous essayons de faire ici, c'est-à-dire mesurer séparément les changements de température et les contraintes physiques ou déformations. "

Les propriétés thermoélectriques d'un matériau font référence à la capacité de convertir les différences de température en tension électrique et vice versa, permettant à ces matériaux d'être utilisés pour des applications telles que la récupération d'énergie et la détection de température. Selon Cheng, cette propriété thermoélectrique nouvellement identifiée du LIG facilite la séparation des mesures des deux capteurs et est idéale pour les applications de soins de santé telles qu'un capteur intégré dans un bandage.

"Lorsque vous disposez de matériaux sensibles à la fois à la température et à la déformation, il peut être difficile de déterminer quel signal provoque des changements dans le matériau", a déclaré Cheng. "Mais en utilisant cet effet thermoélectrique dans le graphène induit par laser, nous pouvons essentiellement découpler ces deux mesures. Nous pouvons examiner la résistance électrique pour obtenir des informations sur la contrainte, tout en mesurant également 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 niveau de la plaie et donner une image beaucoup plus claire de la progression de la guérison. "

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