研究團隊開發出無需加熱可直接打印在皮膚上的金屬可穿戴傳感器

包括賓夕法尼亞州立大學工程師在內的一個國際研究團隊開發出了一種工藝,可以直接在皮膚上打印金屬可穿戴傳感器,而過程中不需要加熱。新工藝幫助可穿戴傳感器從簡單的電極發展為能夠為用戶提供生物識別測量和提供足夠舒適度的可彎曲設備。

該研究的第一作者,來自中國哈爾濱工業大學的Ling Zhang表示,該團隊利用新型燒結輔助層創造了一種簡單且普遍適用的製造技術,可以直接打印身上的傳感器。

該團隊此前曾開發出可用於可穿戴傳感器的柔性印刷電路板。然而,使用以前的技術不可能直接在皮膚上打印,因為傳感器中的金屬元件需要進行粘合過程,即所謂的燒結。該過程通常需要華氏572度左右的溫度才能將傳感器中的銀納米顆粒粘合在一起。

研究團隊開發出無需加熱可直接打印在皮膚上的金屬可穿戴傳感器

顯然,皮膚無法承受如此高的溫度。研究人員在其中添加了一種納米粒子,可以讓銀粒子在華氏212度左右的較低溫度下燒結。該方法的溫度低到可以在布和紙上印刷傳感器,但對於人的皮膚來說溫度還是太高了。

在改變輔助層的配方和改變印刷材料後,研究人員能夠在室溫下燒結。室溫輔助層由聚乙烯醇漿料和蛋殼中的碳酸鈣組成。

新層減少了表面粗糙度,使超薄的金屬圖案層能夠彎曲和折疊,同時保持其導電能力。在印刷之後,研究人員用吹風機在冷卻狀態下去除墨水中用作溶劑的水。結果非常令人鼓舞,傳感器可以連續捕捉溫度、濕度、血氧水平和心髒性能信號。傳感器還可以在網絡中連接起來,具有無線傳輸功能,印製的傳感器即便是在溫水淋浴時也很容易拆卸。

來源:cnBeta