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UBC Okanagan 博士生 Ahmadreza Ghaffarkhah 使用 3D 打印機(jī)創(chuàng)建可集成到服裝和設(shè)備中的小型高精度傳感器。UBC Okanagan 照片

高分辨率擠壓打印的創(chuàng)造——想想 3D 打印，但使用導(dǎo)電墨水——使不列顛哥倫比亞大學(xué) (UBC) 的研究人員能夠探索可穿戴人體運(yùn)動(dòng)設(shè)備的潛力。他們的研究發(fā)表在Carbon雜志上。

可穿戴技術(shù)——智能手表、心臟監(jiān)測(cè)器、睡眠輔助設(shè)備，甚至計(jì)步器——已經(jīng)成為日常生活的一部分。UBC Okanagan 納米材料和聚合物納米復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)室的研究人員創(chuàng)造了更小、更輕、更高精度的傳感器，可以集成到服裝和設(shè)備中。

UBCO 研究團(tuán)隊(duì)與德雷克塞爾大學(xué)和多倫多大學(xué)合作，正在探索一種高分辨率擠壓打印方法，以開發(fā)具有雙重功能的微型設(shè)備——電磁干擾 (EMI) 屏蔽和身體運(yùn)動(dòng)傳感器。

UBC Okanagan 工程學(xué)院材料和聚合物工程助理教授兼加拿大研究主席 Mohammad Arjmand 博士解釋說，這些 EMI 防護(hù)罩小巧輕便，可用于醫(yī)療保健、航空航天和汽車行業(yè)。

Arjmand 博士的團(tuán)隊(duì)使用稱為 MXene的二維無機(jī)納米材料和導(dǎo)電聚合物，定制了一種導(dǎo)電墨水，該墨水具有多種特性，使其更容易適應(yīng)可穿戴技術(shù)。

圖形概要。碳（2022）。DOI: 10.1016/j.carbon.2022.02.003

“提供導(dǎo)電性和柔韌性的先進(jìn)或智能材料非常受歡迎，”他說�！斑@些導(dǎo)電材料的擠出印刷將允許進(jìn)行宏觀圖案化，這意味著我們可以生產(chǎn)不同的形狀或幾何形狀，并且產(chǎn)品將具有架構(gòu)靈活性。”

博士生 Ahmadreza Ghaffarkhah 解釋說，目前，這些功能材料的制造技術(shù)大多限于層壓和簡單結(jié)構(gòu)，無法集成監(jiān)控技術(shù)。

“這些印刷結(jié)構(gòu)可以植入微裂紋以開發(fā)高度敏感的傳感器。其結(jié)構(gòu)中的微小裂紋用于跟蹤周圍環(huán)境中的小振動(dòng)，”Ghaffarkhah 說�！斑@些振動(dòng)可以監(jiān)測(cè)多種人類活動(dòng)，包括呼吸、面部動(dòng)作、說話以及肌肉的收縮和放松。”

通過回到繪圖板，UBCO 研究人員能夠解決擠壓印刷遇到的重大挑戰(zhàn)。以前，該技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)足夠高的打印分辨率，因此很難制造出高精度的結(jié)構(gòu)。

“與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，擠壓印刷提供了定制、減少材料浪費(fèi)和快速生產(chǎn)，同時(shí)為可穿戴和智能電子產(chǎn)品開辟了許多機(jī)會(huì)，”Arjmand 博士解釋道�！半S著擠壓印刷技術(shù)的改進(jìn)，它為許多獨(dú)特的創(chuàng)新打開了大門。”

研究人員繼續(xù)研究超出 EMI 屏蔽和可穿戴電子設(shè)備 的擠出印刷油墨的其他應(yīng)用。