一個(gè)新的3D打印前沿自供電的可穿戴設(shè)備
當(dāng)大多數(shù)人想到可穿戴設(shè)備時(shí)，他們會(huì)想到智能手表、智能眼鏡、健身追蹤器，甚至智能服裝。這些設(shè)備是快速增長市場的一部分，有兩個(gè)共同點(diǎn)：它們都需要外部電源，并且都需要嚴(yán)格的制造工藝。到目前為止。
圣母大學(xué)航空航天與機(jī)械工程副教授張彥良和博士生杜一普創(chuàng)造了一種創(chuàng)新的混合打印方法——將多材料氣溶膠噴射打印和擠出打印相結(jié)合——將功能和結(jié)構(gòu)材料整合到一個(gè)單一的流線型打印平臺。他們的工作最近發(fā)表在NanoEnergy上。
張和杜與普渡大學(xué)吳文卓教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)合作，還開發(fā)了一種全印刷壓電(自供電)可穿戴設(shè)備。
使用他們新的混合打印工藝，該團(tuán)隊(duì)展示了可拉伸的壓電傳感器，可貼合人體皮膚，集成碲納米線壓電材料、銀納米線電極和硅膠薄膜。然后，團(tuán)隊(duì)打印的設(shè)備連接到人類手腕上，準(zhǔn)確檢測手勢，并連接到個(gè)人的脖子，檢測個(gè)人的心跳。兩個(gè)設(shè)備都沒有使用外部電源。
壓電材料是可穿戴電子設(shè)備和傳感器制造中最有前途的材料之一，因?yàn)樗鼈兺ㄟ^施加的機(jī)械應(yīng)力而不是電源產(chǎn)生自己的電荷。
然而，印刷壓電器件具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗ǔＰ枰唠妶鰜順O化和高燒結(jié)溫度。這增加了打印過程的時(shí)間和成本，并且可能在傳感器集成期間對周圍材料有害。
“我們新的混合打印方法的最大優(yōu)勢是能夠在一個(gè)平臺上集成多種功能和結(jié)構(gòu)材料，”張說。
“這簡化了流程，減少了制造設(shè)備所需的時(shí)間和精力，同時(shí)確保了打印設(shè)備的性能。”
張說，對設(shè)計(jì)至關(guān)重要的是具有壓電特性的納米結(jié)構(gòu)材料，它消除了極化或燒結(jié)的需要，以及高度可拉伸的銀納米線電極，這對于附著在運(yùn)動(dòng)身體上的可穿戴設(shè)備很重要。
“由于這種非常通用的印刷工藝，我們很高興看到將為印刷電子和可穿戴設(shè)備帶來廣泛的機(jī)會(huì)，”張說。
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