Forskare har använt 3D-tryckning och nanoteknik för att skapa en hållbar, flexibel sensor för bärbara enheter för att övervaka allt från vitala tecken till atletisk prestanda.

Den nya tekniken, utvecklad av ingenjörer vid University of Waterloo, kombinerar silikongummi med ultratunna lager grafen i ett material som är idealiskt för att göra armband eller innersulor i löparskor.

När det gummimaterialet böjer eller rör sig, elektriska signaler skapas av de mycket ledande, nanoskala grafen inbäddad i dess konstruerade bikakestruktur.

"Silikon ger oss den flexibilitet och hållbarhet som krävs för bioövervakningsapplikationer, och det tillagda, inbäddad grafen gör den till en effektiv sensor, "sa Ehsan Toyserkani, forskningsdirektör vid Multi-Scale Additive Manufacturing (MSAM) Lab på Waterloo. "Det är allt tillsammans i en enda del."

Att tillverka en silikongummistruktur med så komplexa inre funktioner är endast möjlig med hjälp av toppmodern 3D-tryckning-även känd som additiv tillverkning-utrustning och processer.

Gummi-grafenmaterialet är extremt flexibelt och hållbart förutom mycket ledande.

"Den kan användas i de tuffaste miljöerna, vid extrema temperaturer och luftfuktighet, "sa Elham Davoodi, en ingenjörsexamen student på Waterloo som ledde projektet. "Det tål till och med att tvättas med din tvätt."

Materialet och 3D-utskriftsprocessen gör det möjligt för skräddarsydda enheter att exakt passa användarens kroppsformer, samtidigt som den förbättrar komforten jämfört med befintliga bärbara enheter och minskar tillverkningskostnaderna på grund av enkelheten.

Toyserkani, professor i mekanisk och mekatronik, sa att gummi-grafensensorn kan kopplas ihop med elektroniska komponenter för att göra bärbara enheter som registrerar hjärt- och andningsfrekvenser, registrera krafterna som utövas när idrottare springer, låta läkare fjärrövervaka patienter och många andra potentiella applikationer.

Forskare från University of California, Los Angeles och University of British Columbia samarbetade om projektet.

Det senaste i en serie artiklar om forskningen, "3D-tryckta ultrarobusta ytdopade porösa silikonsensorer för bärbar bioövervakning, "visas i tidningen ACS Nano .