Sensor Grafena yang Diinduksi Laser untuk Pemantauan Suhu dan Regangan yang Tepat dalam Perawatan Luka

Universitas Negeri Penn, University Park, PA

Tantangan utama dalam sensor yang dapat dikenakan dan dapat dipakai sendiri untuk memantau layanan kesehatan adalah membedakan sinyal-sinyal yang berbeda ketika sinyal-sinyal tersebut muncul pada saat yang bersamaan. Para peneliti dari Penn State dan Hebei University of Technology di Tiongkok mengatasi masalah ini dengan mengungkap properti baru dari bahan sensor, sehingga tim dapat mengembangkan jenis sensor fleksibel baru yang dapat secara akurat mengukur suhu dan ketegangan fisik secara bersamaan tetapi secara terpisah agar lebih tepat menentukan berbagai sinyal.

“Bahan sensor unik yang kami kembangkan ini memiliki potensi penerapan penting dalam pemantauan layanan kesehatan,” kata Penulis Koresponden Huanyu “Larry” Cheng, James L. Henderson, Jr. Memorial Associate Professor of Engineering Science and Mechanics (ESM) di Penn State. "Dengan secara akurat mengukur perubahan suhu dan deformasi atau ketegangan fisik yang disebabkan oleh penyembuhan luka dan mengukurnya dengan memisahkan kedua sinyal, hal ini dapat merevolusi pelacakan penyembuhan luka. Dokter dapat memperoleh gambaran yang lebih jelas tentang proses penyembuhan, dan mengidentifikasi masalah seperti peradangan sejak dini."

Para peneliti bertujuan untuk mengukur sinyal suhu dan regangan secara akurat tanpa cross talk dengan menggunakan graphene yang diinduksi laser, sebuah bahan 2D. Seperti semua bahan 2D termasuk graphene biasa, graphene yang diinduksi laser memiliki ketebalan satu hingga beberapa atom dengan sifat unik, tetapi dengan twist. Grafena yang diinduksi laser (LIG) terbentuk ketika laser memanaskan bahan tertentu yang kaya karbon – seperti plastik atau kayu – dengan cara yang mengubah permukaannya menjadi struktur graphene. Laser pada dasarnya “menulis” graphene langsung ke material, menjadikannya cara yang sederhana dan terukur untuk menghasilkan pola graphene untuk elektronik, sensor, dan perangkat energi.

LIG telah digunakan sebelumnya dalam berbagai aplikasi. Sebelumnya, Cheng dan timnya telah menggunakan LIG untuk sensor gas, detektor elektrokimia untuk analisis keringat, superkapasitor, dan banyak lagi. Namun, para peneliti mengatakan mereka yakin mereka menemukan properti baru LIG untuk pertama kalinya yang menjadikannya ideal untuk sensor multiguna dan akurat.

“Dalam penelitian khusus ini, kami menemukan fakta bahwa material ini juga memiliki sifat termoelektrik,” kata Cheng. "Kami percaya ini adalah pertama kalinya ada orang yang melaporkan graphene yang diinduksi laser memiliki kemampuan termoelektrik. Dan ini sangat penting untuk apa yang kami coba lakukan di sini, yaitu mengukur secara terpisah perubahan suhu dan ketegangan atau deformasi fisik."

Sifat termoelektrik suatu material mengacu pada kemampuan untuk mengubah perbedaan suhu menjadi tegangan listrik dan sebaliknya, memungkinkan material tersebut digunakan untuk aplikasi seperti pemanenan energi dan penginderaan suhu. Menurut Cheng, sifat termoelektrik LIG yang baru diidentifikasi ini memudahkan pemisahan dua pengukuran sensor dan ideal untuk aplikasi perawatan kesehatan seperti sensor yang tertanam dalam perban.

“Bila Anda memiliki material yang sensitif terhadap suhu dan regangan, akan sulit untuk mengetahui sinyal mana yang menyebabkan perubahan pada material tersebut,” kata Cheng. "Tetapi dengan menggunakan efek termoelektrik pada graphene yang diinduksi laser, pada dasarnya kita dapat memisahkan kedua pengukuran tersebut. Kita dapat melihat hambatan listrik untuk mendapatkan informasi tentang regangan, sekaligus mengukur tegangan termal untuk menentukan suhu. Inilah sebabnya dokter dapat menggunakannya untuk melacak fluktuasi suhu dan perubahan fisik di lokasi luka dan memberikan gambaran yang lebih jelas tentang kemajuan penyembuhan."

Untuk informasi lebih lanjut, hubungi Adrienne Berard di Alamat email ini dilindungi dari robot spam. Anda perlu mengaktifkan JavaScript untuk melihatnya..