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Tesis de la Dra. Jessica Fernández y patente de un ultrawearable de electrónica epidérmica con grafeno

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Smart Skin
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La Dra. Jessica Fernández, Directora del Máster en Ingeniería de Diseño Industrial, Responsable del Área de Diseño y Proyectos del Grado en Ingeniería de Diseño Industrial e investigadora de Elisava Research, ha finalizado con excelencia su tesis doctoral Systemic model of a design engineering process using advanced materials. Scientific exploration of smart inks.

Esta tesis doctoral se centra en el diseño de un proceso proyectual para una ingeniería que diseña mediante materiales avanzados. Uno de los resultados obtenidos y con patente P201830504, es un ultrawearable de electrónica epidérmica de base grafénica que permite generar y almacenar datos personales.

Se destaca como uno de los resultados de la tesis, su proyecto Smart Skin 2.0 que gira en torno a las posibilidades de una nueva nanotecnología, un  ultrawearable de electrónica epidérmica hecho a base de materiales grafénicos que se adhiere fácilmente al cuerpo. Hipoalergénica, no invasiva y sin necesidad de incorporar baterías, esta segunda piel permite generar y almacenar datos personales de forma no invasiva.

Ultrawearable de electrónica epidérmica 

El origen surge de investigar para entender las propiedades inusuales de algunos materiales y proponerlos como punto de partida en el proceso de diseño que tiene como objetivo la innovación avanzada. En esta tesis se toma como material de interés el grafeno, en especial sus propiedades mecánicas y eléctricas en su estado bidimensional.

Para este caso se ha realizado una investigación en materiales y nanotecnologías integradas en el cuerpo desde la literatura científica e industrial, con el objetivo de diseñar un ultrawearable de electrónica epidérmica no invasiva. En el proceso de experimentación y caracterización de los materiales se han realizado distintos prototipos con materiales de base carbono, plata y grafeno. Entre estos, desde Elisava, se escogió el más estable en su momento para implementarlo en una prueba piloto en el festival OFFF que permitió realizar el diseño gráfico e interacción para ello.

Paralelamente, se han desarrollado una serie de prototipos pero solo centrados en el uso de materiales compuestos de grafeno. A su vez, se ha trabajado en el sistema de electrónica integrada que permite almacenar y recopilar datos sobre las personas en referencia a su movilidad o cualquier base de datos conectada. Algunos posibles ejemplos de aplicaciones son el acceso a espacios controlados, gestión de información de salud personal, acceso a espacios de internet (claves y servicios) o espacios físicos (como gimnasios, aeropuerto o espectaculos) o sistemas de pago. 

En fase prototipo, esta nueva tecnología puede llegar a funcionar hasta 10 días seguidos y mantener la fiabilidad de los datos: cuenta con un nivel de seguridad similar al de una tarjeta de crédito, DNI o incluso al de una huella dactilar. Otras de las ventajas tecnológicas de este ultrawearable electrónico es que, gracias a la utilización del grafeno, el sistema permite ser más fino y flexible evitando fracturas en la nanotecnología integrada, mejorando la conductividad eléctrica.

Finalmente se ha obtenido la concesión de una patente relacionada al diseño de la tecnología Smart Skin 2.0, en fecha 28 de septiembre 2021, con referencia P201830504.


Créditos

Directores de la tesis: Dr. Javier Peña, Director General y Científico de Elisava; Dr. José María Manero, professor del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC).

Agradecimientos especiales: Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), Ateneu de Fabricació de Gràcia, Festival OFFF, Casa Seat, Lapso Studios, Elisava, UPC - Universitat Politècnica de Catalunya.