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研究人员将烧结温度提高到室温,从而在人体皮肤上打印传感器

2020年10月22日通过路加福音詹姆斯

中美两国在一项联合研究中终于找到了一种在室温下直接将传感器打印到人体皮肤上的方法。

可穿戴传感器不再局限于智能手表和其他体积相对较大的电子产品。今天,他们超越了几种应用,新的研究努力不断带来新的发展。

现在,由宾州州立大学的围堰教授致电教授领导的研究人员联合团队已经描述了一种新的制造技术,可以直接印刷体内传感器。这项研究是发表在杂志上ACS应用材料和接口

一种简单、普遍适用的制造技术

尽管软体区域传感器网络将为可穿戴设备提供有前途的新途径,如用于高级生理和用于无线传输的柔性印刷电路板(fppcs)的体传感器,但它的成功依赖于几种复杂的制造方法。

直接在人体皮肤上打印传感器

借助新颖的辅助层来帮助金属部件债券,联合研究团队成功地直接在人类皮肤上印刷传感器。使用的图像张玲,宾夕法尼亚州立大学

根据联合团队的研究,这种情况可能会改变,这要感谢他们所谓的“简单”和“普遍适用”的制造技术,包括使用一种新型烧结辅助层,可实现对体传感器的直接打印

室温下的可穿戴传感器

同一团队之前的作品在用于可穿戴传感器的fpcb的开发。然而,传感器中的金属元件的粘合过程使它们无法直接打印到皮肤上。这一过程被称为烧结,通常需要300摄氏度左右的温度,这样传感器的银纳米颗粒才能结合在一起。

智能绷带的计算能力

在之前的研究中,该研究小组探索了智能绷带、人工器官和“健康纹身”的计算能力。beplay体育下载不了图片由宾州州立大学

“皮肤表面不能承受如此高的温度,显然,”郑说。

为了克服这一挑战,研究人员提出了一种烧结辅助层,它不会伤害皮肤,但仍然可以帮助材料在较低的温度下烧结在一起。通过向混合物中加入纳米粒子,银粒子可以在100摄氏度左右烧结。虽然这对于在织物和纸张上打印传感器来说很好,但对于皮肤来说还是太高了。

但是,通过改变援助层和印刷材料的公式,郑和他的团队发现它们可以在室温下烧结。室温辅助层由聚乙烯醇糊和碳酸钙组成。它减少了印刷表面粗糙度,并允许薄层金属层,可以在保持机电能力的同时弯曲和折叠。

无线传输功能

根据该研究论文,该传感器能够超精确和连续监测温度、湿度、血氧水平和心脏性能,使它们在身体健康监测应用中具有大量的潜在应用。

该研究还指向“身体网络”中的潜在应用,这将看到这些传感器中的几个具有无线传输能力,用于监视信号的组合。

研究人员计划改进这项技术,使其能够根据需要针对特定应用,如监测COVID-19症状。