Sensori monouso ed ecologici per una dosimetria indossabile precisa

Sensori monouso ed ecologici per una dosimetria indossabile precisa

Fotorilevatore a raggi ultravioletti monouso e biodegradabile. Credito: Compuscript Ltd

Una nuova pubblicazione da Avanzamenti optoelettronici discute di fotorilevatori degradabili ad alte prestazioni basati su nanofili per elettronica ecologica ecologica.

I sistemi indossabili carichi di sensori sono molto promettenti per un’ampia gamma di applicazioni, tra cui il monitoraggio della salute, la riabilitazione, la pelle elettronica nella robotica, il monitoraggio ambientale, l’Internet delle cose (IoT) ecc. Spesso queste applicazioni richiedono sensori usa e getta economici sia per misure a breve termine che per singole misurazioni. I sensori monouso nei dispositivi indossabili potrebbero anche aiutare a superare le sfide tipiche legate alla lavabilità.

Allo stesso modo, i sensori usa e getta potrebbero aiutare a soddisfare i requisiti igienici nelle applicazioni di monitoraggio della salute. Motivato da queste esigenze, il prof. Dahiya e colleghi presentano fotorilevatori ultravioletti (UV) ad alte prestazioni basati su nanofili ZnO su un substrato flessibile e biodegradabile. Il dispositivo indossabile e monouso sviluppato può misurare con precisione l’intensità della luce UV. I materiali di rilevamento (nanofili di ZnO) e di substrato (chitosano) sono stati selezionati per consentire al dispositivo di degradarsi in acqua in modo innocuo durante il lavaggio dei vestiti con sensore integrato. Il chitosano come substrato offre un’eccellente stabilità chimica, una buona trasparenza ottica, una maggiore flessibilità meccanica e un’eccellente biodegradabilità.

Allo stesso modo, i nanofili ZnO offrono vantaggi distinti, come (i) sintesi economica, (ii) altamente sensibile alla luce UV, (iii) compatibilità ambientale, (iv) biocompatibilità e (v) biodegradabilità. Inoltre, le fasi di fabbricazione utilizzate per i sensori usa e getta sono ecologiche, scalabili ed efficienti in termini di risorse. Questi includono la facile sintesi di substrati verdi a base di chitosano, il rivestimento a spruzzo di nanofili di ZnO e la stampa serigrafica per realizzare elettrodi di contatto. Pertanto, sia durante lo sviluppo dei sensori che alla fine del suo ciclo di vita, vengono generati rifiuti elettronici trascurabili.

Il gruppo di ricerca Bendable Electronics and Sensing Technologies (BEST), guidato dal Prof. Ravinder Dahiya presenta materiali ecologici e un percorso di fabbricazione efficiente in termini di risorse per sviluppare dosimetri ultravioletti (UV) indossabili, che possono essere smaltiti in sicurezza dopo il loro utilizzo e quindi non hanno alcun impatto negativo sull’ambiente.

L’esposizione incontrollata ai raggi UV è una delle principali cause di cancro della pelle. L’eccessiva esposizione potrebbe anche danneggiare il DNA dei geni e quindi la crescita delle cellule della pelle. La quantità di radiazioni UV che raggiungono la superficie terrestre varia da regione a regione. Le fluttuazioni stagionali dell’intensità UV, le perdite di radiazioni e le diverse posizioni geografiche rendono il rilevamento UV piuttosto impegnativo. Sono stati compiuti sforzi di ricerca significativi per lo sviluppo di sensori UV portatili, con nuovi fattori di forma tra cui flessibile e/o estensibile.

Di conseguenza, molti sensori UV indossabili e usa e getta sono già stati sviluppati e sono disponibili sul mercato. Tuttavia, lo smaltimento non significa necessariamente biodegradabilità, ed è qui che molti dei dispositivi segnalati non soddisfano le aspettative e non affrontano completamente il problema crescente dei rifiuti elettronici (rifiuti elettronici). prof. Dahiya e colleghi presentano fotorilevatori indossabili usa e getta ad alte prestazioni che non hanno alcun impatto ambientale negativo durante la loro fabbricazione e dopo la fine del loro ciclo di vita.

Il nostro ambiente è in continua evoluzione. È nostro dovere preservare l’ambiente per le generazioni future. Attualmente, stiamo affrontando molti tipi di problemi ambientali impegnativi. Pochi di questi, come i rifiuti elettronici oi rifiuti elettronici, necessitano di un’attenzione urgente per preservare l’ecosistema. I rifiuti elettronici costituiscono gadget elettronici spazzatura ed è uno degli attuali problemi ambientali cruciali che il mondo sta affrontando.

La tendenza decrescente dei costi e le crescenti esigenze di gadget ICT per svolgere le nostre attività quotidiane, stanno portando a un aumento dell’uso di dispositivi elettronici di consumo. Ciò ha portato a una crescita senza precedenti dei rifiuti elettronici in tutto il mondo. Ad esempio, nel 2019 abbiamo generato ben 53,6 milioni di tonnellate di rifiuti elettronici. Lo “tsunami dei rifiuti elettronici” è ulteriormente alimentato dalla pandemia di coronavirus (COVID-19) che ha portato il lavoro virtuale a diventare la nuova norma. Sono necessarie risorse significative per lo smaltimento, il riutilizzo e il riciclaggio dei rifiuti elettronici. Inoltre, durante lo sviluppo dell’elettronica vengono attualmente generati grandi rifiuti chimici (ad es. durante la fotolitografia e l’incisione chimica, ecc.). Pertanto, è necessaria attenzione sia durante lo sviluppo dell’elettronica che dopo la fine del ciclo di vita per alleviare la grave minaccia che dobbiamo affrontare per la sostenibilità ambientale.

Considerando questi aspetti, il prof. Dahiya e il suo gruppo hanno escogitato un set di materiali ecologici per sviluppare sensori UV transitori che scompaiono fisicamente dopo il loro utilizzo. L’uso di materiali sostenibili e processi di fabbricazione a scarto zero o basso in questo lavoro attiverebbe ulteriori ricerche sull’elettronica transitoria e contribuirebbe a ridurre l’impatto ambientale negativo dell’elettronica.

È stato dimostrato che i fotorivelatori ad alte prestazioni, conformi e monouso sviluppati monitorano l’esposizione alle radiazioni UV, che è considerato uno dei principali fattori di rischio per lo sviluppo di tumori della pelle non melanoma e melanoma. Inoltre, il dispositivo potrebbe essere integrato su superfici non planari come vestiti o pelle per la dosimetria indossabile. Tali patch indossabili e usa e getta possono essere utilizzati per il monitoraggio in tempo reale delle radiazioni UV in diverse condizioni ambientali come le attività di alpinismo. Infine, tali fotorilevatori UV monouso e flessibili sono fondamentali per comunicazioni sicure e applicazioni di monitoraggio ambientale.


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Maggiori informazioni:
Bhavani Prasad Yalagala et al, fotorivelatori degradabili ad alte prestazioni basati su nanofili ZnO per elettronica ecologica ecologica, Avanzamenti optoelettronici (2022). DOI: 10.29026/oea.2023.220020

Fornito da Compuscript Ltd

Citazione: Sensori monouso ed ecologici per una dosimetria indossabile precisa (2022, 17 ottobre) recuperati il ​​17 ottobre 2022 da https://techxplore.com/news/2022-10-disposable-eco-friendly-sensors-precise-wearable.html

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