造成I戴式电(sh)子设备故障的常见原因是刚性电(sh)气元件与W合Zq动的Y质柔性材料之间的失配。这U失配集中在软硬材料q接的应力处。如今，研究人员已经创造出?jin)一U新的Y?sh)子d剂制造技术，UCؓ(f)混合3D印刷技术，柔性导甉|a(b)墨和热塑性聚氨酯(TPU)与刚性电(sh)子元仉成到一个单一的可拉装置中。研Ih员认是制造可定制、可I戴?sh)子产品的第一步，其成本低于当前设备，同时机械E_性也很好?/span>
由?D打印生的^板热塑性聚氨酯片上?2个发光二极管(LED)l成的装|被重复弯曲成圆柱ŞQ然而LED的光强度不会(x)降低、装|也不会(x)出现机械故障?囄由哈?jng)大学Alex ValentineQLori K. Sanders和Jennifer Lewis提供?/span>
q个重大H破是由哈佛(jng)大学威斯利生物启发工E研I所的Jennifer Lewis实验室和哈佛(jng)U翰·保尔工E与应用U学学院(SEAS)和J. 国I军研究实验室的Daniel Berrigan博士和Michael Durstock博士共同发现的。以下{载的Wyss Institute|站上的新闻E详l描qC(jin)q项研究Q《高U材料》杂志刊M(jin)一关于这研I的论文?/span>
可拉伸导甉|a(b)墨由混合着薄片的TPU制成。印L(fng)TPU和银-TPU油墨Q以分别创徏讑֤的底层Y基板和导는(sh)极。即成为Wyss研究所的工E师但是目前是L士顿大学d院的d生Alex Valentine表示Q“因为基板和甉|都包含TPUQ当它们被逐层共印后，在干燥之前就彼此强烈地粘合在一P溶剂蒸发后，两种油墨都会(x)固化QŞ成一个既柔Y又可拉的集成系l。?/span>
印刷q程D导电(sh)油墨中的银薄片沿着打印方向自我对准Q因此它们^坦的板状侧面彼此在顶部叠层，如在林土地上的重叠叶片。这U结构对准提高(sh)(jin)沿印L(fng)(sh)极传导电(sh)能的能力。Will Boley博士_(d)“由于墨水和基材?D印刷的，我们可以完全控制导电(sh)特征图案的位|，q且可以设计?sh)\来创建几乎每个尺寸和形状的Y?sh)子讑֤Q”Boley是SEAS的Lewis实验室博士后研究员及(qing)本文的合著者?/span>
研究人员由导电(sh)材料l成的Y传感器在拉时呈现的导电(sh)性的变化(卛_们如何检移?与可~程微控制器芯片耦合以处理实验数据，以及(qing)以hcd以理解的形式传达数据。ؓ(f)?jin)实现这一点，研究人员印L(fng)软传感器与数字拾取和攄q程相结合，该过E通过I的印刷喷嘴施加适度的真I，以拾取电(sh)子元件ƈ以特定的可编E方式将其放|在基板表面上?/span>
因ؓ(f)q些表面安装的电(sh)气部件本质上是坚和刚性的Q所以在其q接C面的软TPU基板之前Q团队利用了(jin)TPU的粘合性能Q在每个部g下方涂一点TPU墨水。一旦干燥，TPU炚w定这些刚性部件ƈ在整个矩阵中分布应力Q允许装|在保持性能的同时被拉?0%。由使用该方法制造的q_TPU片上?2个发光二极管(LED)构成的装|能够反复弯曲ؓ(f)圆筒形，而不?x)导致LED的光强度降低或器件的机械故障?/span>
作ؓ(f)一个简单的概念验证Q该团队创徏?jin)两个Y?sh)子讑֤来演CU添加剂刉技术的全部功能。通过TPU和银-TPU-墨水甉|印刷到hl品基底上ƈ通过拑֏和放|方法应用微控制器芯片和d的LED来制造应变(sh)感器。所产生的可I戴套筒状装|表C穿q者的手臂通过LED的连l照明的弯曲E度。通过印刷交替层的导电(sh)?TPU甉|和绝~TPU来Ş成第二装|，即h的左脚印形状的压力传感器Q以在柔性TPU衬底上Ş成电(sh)容器。变形图案通过手动?sh)读取系l进行处理，以在Zt上传感器时制作脚的视觉囑փ?/span>
当团队不断优化材料和Ҏ(gu)Ӟ混合3D打印已广泛适用于制造无数电(sh)子设备。Lewis_(d)(x)“我们已l扩大了(jin)可打印电(sh)子材料的调色板，q扩展了(jin)可编E的多材料打印^収ͼ以实现电(sh)子元件的数字化选择。?/span>
Wyss创始ȝQ同时也是哈?jng)医学院的血生物学和L士顿儿童医院的血生物学教授Q以?qing)哈佛(jng)SEAS生物工程教授的Don Ingber博士_(d)“这U新Ҏ(gu)是将Wyss研究所与许多其他实验室区分开来的跨学U合作工作的一个很好的例子Q通过?D打印的物理精度与?sh)子元g的数字可~程性相l合Q我们正在徏设未来。?/span>
q项研究获得?jin)空军研I实验室材料与制造局和UESQv军研I办公室的Vannevar Bush教授奖学金计划，GETTYLAB以及(qing)哈佛(jng)大学Wyss学院的支持?/span>
