Sensores de nanotubos de carbono impresos en 3D permiten la monitorización inteligente de la salud

Los nanocompuestos conductores basados en polímeros son altamente prometedores para su uso en electrónica portátil y monitorización inteligente de la salud. Sin embargo, los nanotubos de carbono (NTC) suelen aglomerarse, lo que dificulta su dispersión uniforme y limita la libertad de diseño. Los métodos convencionales restringen el control sobre la distribución y la forma de los nanotubos, mientras que lograr tanto la elasticidad como la conductividad sigue siendo un reto persistente. Ahora, los investigadores han propuesto nanocompuestos basados en NTC para facilitar la impresión 3D de sensores piezorresistivos altamente elásticos y sensibles, los cuales pueden emplearse en el desarrollo de dispositivos portátiles de monitorización de la salud de alto rendimiento.

Un equipo de investigación de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Seúl (Seoultech, Seúl, República de Corea) ha desarrollado nanocompuestos basados en nanotubos de carbono optimizados para la impresión 3D mediante fotopolimerización en cuba (VPP). Mediante la dispersión de nanotubos de carbono de paredes múltiples en resina de diacrilato de uretano alifático, en concentraciones entre 0,1 % y 0,9 % en peso, se crearon tintas aptas para la fabricación aditiva. Se utilizaron ondas ultrasónicas para garantizar una dispersión uniforme, lo que permite la fabricación de estructuras 3D complejas con alta precisión.

El equipo de investigación imprimió muestras de prueba utilizando estas tintas y analizó sus propiedades eléctricas, mecánicas y de resolución de impresión. Los resultados mostraron que la formulación de NTC al 0,9 % logró el mejor equilibrio, extendiéndose hasta un 223 % de su longitud mientras mantenía una conductividad de 1,64×10−3 S/m. El sistema alcanzó una resolución de impresión de 0,6 mm, superando la de los materiales descritos anteriormente.

Para demostrar su aplicación en el mundo real, los investigadores utilizaron el nanocompuesto optimizado para imprimir sensores piezorresistivos basados en superficies mínimas triplemente periódicas. Estos sensores se integraron en una plataforma de plantilla inteligente que monitorizaba la distribución de la presión del pie en tiempo real. Los hallazgos, publicados en Composite Structures, demuestran que el dispositivo detectó con éxito los movimientos y posturas humanas, lo que destaca su valor para aplicaciones de monitorización de la salud en dispositivos portátiles.

El potencial de esta tecnología va más allá de la monitorización de la salud. Estos nanocompuestos de nanotubos de carbono también podrían impulsar el desarrollo de electrónica flexible, robótica blanda y textiles inteligentes. Con un mayor perfeccionamiento, estos materiales podrían transformar el futuro de los sensores portátiles y permitir dispositivos fiables y flexibles en diversas industrias. El equipo de investigación planea ahora ampliar sus aplicaciones y mejorar su rendimiento en entornos prácticos.

“El dispositivo de plantilla inteligente desarrollado demuestra el potencial de nuestros nanocompuestos de nanotubos de carbono (NTC) para la impresión 3D de la próxima generación de materiales altamente elásticos y conductores”, dijo Soonjae Pyo, coautor principal del estudio. “Creemos que estos materiales serán indispensables para monitores de salud portátiles, dispositivos electrónicos flexibles y textiles inteligentes”.

Enlaces relacionados:
Seoultech