Un equipo internacional de investigadores de la Universidad de Park en el estado de Pennsylvania ha desarrollado una técnica novedosa para producir sensores biométricos precisos y de alto rendimiento.

Los sensores portátiles están evolucionando de relojes y electrodos a dispositivos flexibles que proporcionan mediciones biométricas y comodidad mucho más precisas para los usuarios. Ahora, un equipo internacional de investigadores ha dado un paso más al imprimir sensores directamente sobre la piel humana sin el uso de calor.

Dirigido por Huanyu «Larry» Cheng, Dorothy Quiggle Career Development Professor en el Departamento de Ciencias de la Ingeniería y Mecánica del Estado de Penn, el equipo publicó sus resultados en ACS Applied Materials & Interfaces.

«En este artículo, informamos de una técnica de fabricación simple pero universalmente aplicable con el uso de una nueva capa de ayuda a la sinterización para permitir la impresión directa para sensores en el cuerpo», dijo el primer autor Ling Zhang, investigador del Instituto de Tecnología de Harbin en China y en el laboratorio de Cheng.

Cheng y sus colegas habían desarrollado previamente placas de circuito impreso flexibles para su uso en sensores portátiles, pero la impresión directamente en la piel se ha visto obstaculizada por el proceso de unión de los componentes metálicos en el sensor. Llamado sinterización, este proceso normalmente requiere temperaturas de alrededor de 572 grados Fahrenheit (300 grados Celsius) para unir las nanopartículas de plata del sensor.

«La superficie de la piel no puede soportar una temperatura tan alta, obviamente», dijo Cheng. «Para evitar esta limitación, propusimos una capa de ayuda para la sinterización, algo que no dañaría la piel y podría ayudar al sinter del material a una temperatura más baja».

Al añadir una nanopartícula a la mezcla, las partículas de plata sinterizan a una temperatura más baja de aproximadamente 212 ºF (100 ºC).

«Eso se puede utilizar para imprimir sensores en ropa y papel, lo cual es útil, pero sigue siendo más alto de lo que podemos soportar a temperatura de la piel», dijo Cheng, quien señaló que alrededor de 104 ºF (40 ºC) todavía podría quemar tejido cutáneo. «Cambiamos la fórmula de la capa de ayuda, cambiamos el material de impresión y descubrimos que podíamos sinterización a temperatura ambiente».

La capa de ayuda a la sinterización a temperatura ambiente consiste en pasta de alcohol polivinílico, el ingrediente principal en máscaras faciales  y carbonato de calcio, que comprende cáscaras de huevo. La capa reduce la rugosidad de la superficie de impresión y permite una capa ultrafina de patrones metálicos que pueden doblarse y plegarse manteniendo las capacidades electromecánicas. Cuando se imprime el sensor, los investigadores utilizan un soplador de aire, como un secador de pelo en frío, para eliminar el agua que se utiliza como disolvente en la tinta.

«El resultado es profundo», dijo Cheng. «No necesitamos depender del calor para sinterización».