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Ein Team der Boise State University hat ein ultradünnes elektronisches Tattoo entwickelt, das Gesundheitsdaten überwacht und gleichzeitig seine eigene Energie erzeugt.
Das flexible E-Tattoo aus PVBVA-Fasern misst unter anderem EKG und EMG und überträgt die Daten drahtlos an ein Smartphone. „Unser E-Tattoo vereint Energiegewinnung, -speicherung und Biosignalüberwachung in einer einzigen Plattform und ebnet damit den Weg für selbstversorgende Wearables“, erklärt Forscher Ajay Pratap (via pressetext).
Körperbewegung als Energiequelle
Die Fasern des Tattoos sind mit sogenannten MXenen beschichtet, einer neuartigen Klasse zweidimensionaler Nanomaterialien aus Metallkarbiden, Nitriden oder Carbonitriden. Durch Bewegungen des Körpers erzeugt das Material Strom, der in einem winzigen integrierten Kondensator gespeichert wird und bei Bedarf die Sensorik versorgt. Direkt auf der Haut angebracht, liefert das Tattoo Informationen über Herzaktivität und Muskelspannung – entscheidend, um Muskelschwächen oder -schmerzen auf Nerven- oder Muskelursachen zurückzuführen.
Hautfreundliche Hightech-Elektronik
Elektronische Tattoos gelten als Schlüsseltechnologie für tragbare Gesundheitsüberwachung, Mensch-Maschine-Schnittstellen und selbstversorgende Systeme. Die aktuelle Entwicklung von Pratap, Doktorand von David Estrada zeigt, wie fortschrittliche Materialien und additive Fertigung leistungsfähige, hautverträgliche Geräte für die Elektronik der nächsten Generation ermöglichen.
Robust trotz Dehnung und Verdrehung
Die MXene-beschichteten PVBVA-Fasern nutzen einen triboelektrischen Nanogenerator (TENG) mit einer Spitzenleistungsdichte von 250 Milliwatt pro Quadratmeter. Anders als thermoelektrische Geräte, die Wärmegradienten benötigen, oder Photovoltaiksysteme, die auf Licht angewiesen sind, erzeugt der TENG Strom direkt aus Bewegung. Tests zeigten, dass das E-Tattoo seine Flexibilität, Atmungsaktivität und Haftfähigkeit auch unter Dehnung, Kompression und Verdrehung behält.
