Conventional electronic (e-) skins are a class of thin-film electronics mainly fabricated in laboratories or factories, which is incapable of rapid and simple customization for personalized healthcare. Here, we introduce a new class of e-tattoos that can be directly implemented on the skin by facile one-step coating with various designs at multi-scale depending on the purpose of the user without substrate. E-tattoo is realized by attaching Pt-decorated carbon nanotube and polymer on gallium-based liquid-metal particles (CMP) to impose intrinsic electrical conductivity and mechanical durability. Tuning the CMP suspension to have low-zeta potential, excellent wettability, and high-vapor pressure enables conformal and intimate assembly of particles directly on the skin in 10 seconds. Low-cost, ease of preparation, on-skin compatibility, and multifunctionality of CMP make it highly suitable for e-tattoo. Demonstrations of electrical muscle stimulator, photothermal patch, motion artifact-free electrophysiological sensor, and electrochemical biosensor validate the simplicity, versatility, and reliability of the e-tattoo-based approach in biomedical engineering.
기존의 병원 기반 진단 및 치료를 대체하기 위한 개인 맞춤의료 서비스에 대해 관심이 높아지면서, 사용자에게 최소한의 부담을 주는 웨어러블 기기를 활용한 디지털 헬스케어가 집중적으로 연구되고 있다. 이와 관련하여 주목할 만한 기술은 맞춤형 전자피부로, 그 중에서도 전자문신은 사용자의 체형 및 신체 부위에 맞춘 디자인으로 피부에 부착되어 다양한 생체신호를 수집해 사용자의 건강상태를 파악할 수 있다. 그러나 기존의 전자문신은 초박형 지지 기판을 요구하므로 실험실이나 공장에서 일률적인 공정을 통해 제작될 수밖에 없어, 맞춤의료 서비스를 위한 사용자의 요구를 즉석에서 반영하여 신속하고 간단한 개별 맞춤제작이 불가능하다. 본 연구에서는 사용자의 목적에 따라 다양한 디자인으로 간편하게 피부에 도포하여 구현할 수 있는 새로운 차원의 전자문신을 개발하였다. 갈륨 기반 액체 금속 입자(CMP)에 백금으로 기능화된 탄소나노튜브와 고분자를 부착한 후, 입자간의 낮은 전기적 반발력과 높은 습윤성 및 빠른 증발이 가능한 CMP 현탁액을 제작하여 10초 만에 피부 위에 발릴 수 있는 전자문신을 개발하였다. CMP 전자문신의 저렴한 비용, 준비 용이성, 고유 전기 전도성, 기계적 내구성, 생체 적합성 및 기능화 용이성으로 인해 심전도 신호 측정, 전기 근육 자극기, 광열 히터 및 전기화학적 바이오센서와 같은 다양한 헬스케어 분야에 적용 가능함을 확인하였다.
