可穿戴式傳感器正從手表和電極發(fā)展到可彎曲的設(shè)備，這些設(shè)備可為用戶提供更加精確的生物特征測(cè)量和舒適度?，F(xiàn)在，一個(gè)國(guó)際研究人員團(tuán)隊(duì)通過(guò)在不使用熱量的情況下直接在人體皮膚上打印傳感器，將進(jìn)化進(jìn)一步向前邁進(jìn)了一步。

在賓夕法尼亞州工程科學(xué)與力學(xué)系的Dorothy Quiggle職業(yè)發(fā)展教授Huanyu“ Larry” Cheng的帶領(lǐng)下，研究小組在ACS Applied Materials&Interfaces上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。

“在本文中，我們報(bào)告了一種簡(jiǎn)單但普遍適用的制造技術(shù)，其中使用了新穎的燒結(jié)助劑層，可以直接打印在人體傳感器上，”第一作者，中國(guó)哈爾濱工業(yè)大學(xué)研究員Ling Zhang說(shuō)。在鄭的實(shí)驗(yàn)室里

Cheng和他的同事以前開(kāi)發(fā)了用于可穿戴式傳感器的柔性印刷電路板，但是由于傳感器中金屬組件的粘合過(guò)程，直接在皮膚上進(jìn)行印刷受到了阻礙。該過(guò)程稱為燒結(jié)，通常需要約572華氏度(300攝氏度)的溫度才能將傳感器的銀納米顆粒粘合在一起。

“在皮膚表面不能承受這樣的高溫下，很顯然，”鄭說(shuō)。“為了克服這一限制，我們提出了一種燒結(jié)助劑層，這種層不會(huì)傷害皮膚，并且可以幫助材料在較低的溫度下燒結(jié)在一起。”

通過(guò)向混合物中添加納米顆粒，銀顆粒在約212 F(100 C)的較低溫度下燒結(jié)。

“可以用來(lái)在衣服和紙上打印傳感器，這很有用，但是它仍然比我們?cè)谄つw溫度下的溫度還要高。” Cheng說(shuō)，他指出大約104 F–40 C仍然可以燃燒皮膚組織。“我們改變了輔助層的配方，改變了印刷材料，發(fā)現(xiàn)我們可以在室溫下燒結(jié)。”

室溫?zé)Y(jié)助劑層由聚乙烯醇糊(可剝離面膜中的主要成分)和碳酸鈣(由蛋殼組成)組成。該層減少了印刷表面的粗糙度，并允許形成超薄的金屬圖案層，可以在保持機(jī)電性能的同時(shí)彎曲和折疊。在打印傳感器時(shí)，研究人員使用鼓風(fēng)機(jī)(例如置于涼爽狀態(tài)的吹風(fēng)機(jī))去除墨水中用作溶劑的水。

程說(shuō)：“結(jié)果是深遠(yuǎn)的。” “我們不需要依靠熱量來(lái)燒結(jié)。”

據(jù)Cheng稱，這些傳感器能夠精確連續(xù)地捕獲溫度，濕度，血氧水平和心臟表現(xiàn)信號(hào)。研究人員還將體感器連接到具有無(wú)線傳輸功能的網(wǎng)絡(luò)中，以便在信號(hào)進(jìn)行過(guò)程中監(jiān)控信號(hào)的組合。

程說(shuō)，這一過(guò)程也是環(huán)保的。傳感器在溫水中可以保持堅(jiān)固耐用幾天，但是熱水淋浴會(huì)很容易將其移除。

Cheng說(shuō)：“由于可以移除，不會(huì)損壞設(shè)備，因此可以回收利用。” “而且，重要的是，去除也不會(huì)損害皮膚。這對(duì)于敏感皮膚的人(如老年人和嬰兒)尤其重要。該設(shè)備非常有用，不會(huì)給使用它的人或環(huán)境造成額外負(fù)擔(dān)。 ”