利用石墨烯纹身检测生命体征

材料牛注：石墨烯，一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料。随着科学技术的发展，它已经可以像临时纹身一样镶嵌在皮肤上进行高精度的检测。

小小的石墨烯传感器可以与庞大的医疗设备进行相同精度的检测。12月在旧金山国际电子设备会议上提出的石墨烯纹身是目前最薄的表皮电子。它可以探测出来自心脏，肌肉，大脑的电子信号，进行皮肤温度和水合作用等的测量。

德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员希望能够开发出用于消费者化妆品的传感器。 他们还希望超薄传感器能为现有的医疗设备提供更多帮助。

如今，如果医生想通过长时间监测你的心率来诊断不规律的心跳，你就必须在家里与一个庞大的EKG（电动土工合成材料）监测装置一起度过24小时。 德克萨斯州的研究人员希望制造出更加高效的测试系统。Deji Akinwande是一位专门从事2D材料的电气工程师，目前正在与表皮电子学领域的Nanshu Lu合作开展该项目。

材料科学家一直很看好石墨烯的电性能和机械韧性。但另一点科学家没有充分认识到的是，这种单原子厚度的东西是在机械上是隐形的。当附着在皮肤上时，它不只要保持平坦，还要契合表皮的粗糙度。Akinwande说，“由于它的完美契合度，你压根就感觉不到它的存在”。

德克萨斯的研究人员首先在一片铜板上生长出单层的石墨烯。然后用可拉伸的载体聚合物涂布在2D碳片上，并腐蚀去除多余的铜。 接下来，将聚合物-石墨烯片放置在临时纹身纸上，将石墨烯加工成弹性螺旋形连接的电极。现在，这个传感器已经可以被放置在皮肤上加以应用了。

在预先的概念验证工作中，研究人员使用石墨烯纹身进行了五组测量，并将数据与常规传感器的结果进行了比较。石墨烯电极可以检测到下层组织中一切电行为引起的电阻变化。当它被佩戴在胸部上时，通过相邻的常规电极，石墨烯传感器可以在EKG上检测到不可见的微弱波动。用于脑电图（EEG）和肌电图（EMG，可用于记录来自肌肉的电信号并且即将运用于下一代假肢中）的传感器读数都简单易懂。

石墨烯与皮肤的相容性可能是实现高质量测量的原因。在常规医疗装置中使用的是相对大的刚性电极，电极和皮肤之间的空气间隙会减弱仪器的信号。这种新型传感器附着在皮肤上，出现的伸展和皱纹空气间隙较小，但因为它们仍然达几微米厚，并使用数百纳米厚的金电极，所以在皮肤褶皱的时候，传感器会与皮肤失去接触。德克萨斯的研究人员设备中的石墨烯是0.3nm厚，大多数褶皱来自463 nm厚的聚合物。Akinwande说，研究的下一步是在设计中添加天线，以使设备中的信号能够及时传输到手机或计算机上。

原文链接：Graphene Temporary Tattoo Tracks Vital Signs

本文由材料人编辑部丁菲菲提供素材，Meadow编译，点我加入材料人编辑部。

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