Sensorized tissue analogues enabled by a 3D-printed conductive organogel

材料科学 导电体 气相二氧化硅 电极 复合材料 流变学 乙二醇 电阻式触摸屏 微操作器 共晶体系 复合数 纳米技术 光电子学 化学工程 计算机科学 化学 物理化学 合金 人工智能 工程类 计算机视觉
作者
Michael R. Crump,Sophia L. Bidinger,Felippe J. Pavinatto,Alex Gong,Robert Sweet,J. D. MacKenzie
出处
期刊:npj flexible electronics [Nature Portfolio]
卷期号:5 (1) 被引量:15
标识
DOI:10.1038/s41528-021-00104-0
摘要

Abstract State-of-the-art tissue analogues used in high-fidelity, hands-on medical simulation modules can deliver lifelike appearance and feel but lack the capability to provide quantified, real-time assessment of practitioner performance. The monolithic fabrication of hybrid printed/textile piezoresistive strain sensors in a realistic Y/V plasty suture training pad is demonstrated. A class of 3D-printable organogels comprised of inexpensive and nonhazardous feedstocks is used as the sensing medium, and conductive composite threads are used as the electrodes. These organogels are comprised of a glycol-based deep-eutectic solvent (DES) serving as the ionic conductor and 3-trimethoxysilylmethacrylate-capped fumed silica particles serving as the gelating agent. Rheology measurements reveal the influence of fumed silica particle capping group on the mixture rheology. Freestanding strain sensors demonstrate a maximum strain amplitude of 300%, negligible signal drift, a monotonic sensor response, a low degree of hysteresis, and excellent cyclic stability. The increased contact resistance of the conductive thread electrodes used in place of wire electrodes do not make a significant impact on sensor performance. This work showcases the potential of these organogels utilized in sensorized tissue analogues and freestanding strain sensors for widespread applications in medical simulation and education.

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