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如何用喷墨打印技术制备可穿戴设备“墨水”

http://www.screen.hc360.com2015年11月05日09:46 来源:慧聪丝印特印网T|T

    【慧聪丝印特印网报道最新研究显示,喷墨打印技术可以被应用于由非晶态合金材料制成的电子电路生产中,即可以实现制造柔性材料电子设备(这包含我们真正意义上的可穿戴设备),并可实现批量生产。

    提到可穿戴设备大家都不陌生,但现阶段以弹性电子服装为基础的可穿戴设备在市场上还比较少见,人们可以穿着这类服装与计算机互动或进行康复治疗。但在此类可穿戴设备商业化之前,喷墨打印技术还有待加强,美国普渡大学机械工程系副教授RebeccaKramer表示,“我们想要创造出预期的可随意弯曲、伸缩的电子设备,如该设备需要挤过很小的空间或者不再受运动幅度的限制,其所运用的非晶态合金材料喷射出的导体必须经受得住高频次的变形和伸缩。”为此,一项新研究将聚焦如何在喷墨打印技术的基础上制备可穿戴设备“墨水”。

    在使用超声波的非金属溶剂内,均匀分布了由非晶态合金材料制作而成的可用于打印的“墨水”。“墨水”制备的方法是将大块的非晶态合金材料打散至纳米粒子,这种充满纳米粒子的“墨水”可供喷墨打印设备使用。

    “非晶态合金材料原本的形态是不能用于喷墨打印的”,Kramer透露,“因此,我们所做的是要开发出一种可以经过喷墨喷嘴,并且足够小的非晶态合金材料纳米粒子。将非晶态合金材料倒入适合的溶剂中,如乙醇,两者混合后就可以变成能用于喷墨打印的细小纳米粒子。然后我们可以在承印材料上进行打印,待乙醇溶剂挥发后,物体表面就只留下了我们所需的非晶态合金纳米粒子。”打印完成后,通过略微施加压力,纳米粒子就可以重新聚合,这也就使得整个打印出的物体具有了我们所需的电子传导性。而在一系列的过程中,施压是非常重要的一个步骤,因为非晶态合金材料纳米粒子最初被氧化镓包裹,形成了一层类似“涂层”的薄膜,并阻止了电荷的传导性能。“但这层包裹非常脆弱,当你略微施压,‘涂层’就会破裂,随后所有的纳米粒子会合并成一层统一的‘涂层’”,Kramer解释道。这项研究使得很多设计成为可能。

    “但我们的研究还不止如此!”Kramer补充道,“目前,这项喷墨技术在粒子层面是单向传输的,未来,我们还会探索如何能够使‘墨水粒子’与承印材料表面形成互动。”举例来讲,在一个承印材料上可能存在亲水区域和疏水区域,当“墨水”的纳米粒子被喷射到该承印物表面时,研究人员可以通过公式计算,使墨水粒子在分子层面实现与承印表面的互动,完成粒子聚合、断裂,从而形成极薄的跟踪器或新型传感器,完成可穿戴设备的功能使命。

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责任编辑:杨柳

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