利用石墨烯紋身檢測生命體征

材料牛注：石墨烯，一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料，是已知的世上最薄、最堅硬的納米材料。隨著科學技術的發展，它已經可以像臨時紋身一樣鑲嵌在皮膚上進行高精度的檢測。

小小的石墨烯傳感器可以與龐大的醫療設備進行相同精度的檢測。12月在舊金山國際電子設備會議上提出的石墨烯紋身是目前最薄的表皮電子。它可以探測出來自心臟，肌肉，大腦的電子信號，進行皮膚溫度和水合作用等的測量。

德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員希望能夠開發出用于消費者化妝品的傳感器。 他們還希望超薄傳感器能為現有的醫療設備提供更多幫助。

如今，如果醫生想通過長時間監測你的心率來診斷不規律的心跳，你就必須在家里與一個龐大的EKG（電動土工合成材料）監測裝置一起度過24小時。 德克薩斯州的研究人員希望制造出更加高效的測試系統。Deji Akinwande是一位專門從事2D材料的電氣工程師，目前正在與表皮電子學領域的Nanshu Lu合作開展該項目。

材料科學家一直很看好石墨烯的電性能和機械韌性。但另一點科學家沒有充分認識到的是，這種單原子厚度的東西是在機械上是隱形的。當附著在皮膚上時，它不只要保持平坦，還要契合表皮的粗糙度。Akinwande說，“由于它的完美契合度，你壓根就感覺不到它的存在”。

德克薩斯的研究人員首先在一片銅板上生長出單層的石墨烯。然后用可拉伸的載體聚合物涂布在2D碳片上，并腐蝕去除多余的銅。 接下來，將聚合物-石墨烯片放置在臨時紋身紙上，將石墨烯加工成彈性螺旋形連接的電極。現在，這個傳感器已經可以被放置在皮膚上加以應用了。

在預先的概念驗證工作中，研究人員使用石墨烯紋身進行了五組測量，并將數據與常規傳感器的結果進行了比較。石墨烯電極可以檢測到下層組織中一切電行為引起的電阻變化。當它被佩戴在胸部上時，通過相鄰的常規電極，石墨烯傳感器可以在EKG上檢測到不可見的微弱波動。用于腦電圖（EEG）和肌電圖（EMG，可用于記錄來自肌肉的電信號并且即將運用于下一代假肢中）的傳感器讀數都簡單易懂。

石墨烯與皮膚的相容性可能是實現高質量測量的原因。在常規醫療裝置中使用的是相對大的剛性電極，電極和皮膚之間的空氣間隙會減弱儀器的信號。這種新型傳感器附著在皮膚上，出現的伸展和皺紋空氣間隙較小，但因為它們仍然達幾微米厚，并使用數百納米厚的金電極，所以在皮膚褶皺的時候，傳感器會與皮膚失去接觸。德克薩斯的研究人員設備中的石墨烯是0.3nm厚，大多數褶皺來自463 nm厚的聚合物。Akinwande說，研究的下一步是在設計中添加天線，以使設備中的信號能夠及時傳輸到手機或計算機上。

原文鏈接：Graphene Temporary Tattoo Tracks Vital Signs

本文由材料人編輯部丁菲菲提供素材，Meadow編譯，點我加入材料人編輯部。

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