供稿人:陳煜宇，李滌塵 發(fā)布日期：2017-11-20
柔性電子在可穿戴設(shè)備、仿生及柔性機器人等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用，柔性電子設(shè)備的研究逐漸獲得國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。近日，美國哈佛大學(xué)威斯研究所（Wyss Institute）和美國空軍研究實驗室（Air Force Research Laboratory）在先進材料（Advanced Materials）期刊上共同發(fā)表了一項關(guān)于3D打印柔性電子設(shè)備的研究成果。
美國哈佛大學(xué)威斯研究所（Wyss Institute）和美國空軍研究實驗室（Air Force Research Laboratory）的研究人員提出了一種名為“混合3D打?。℉ybrid 3D Printing）”的柔性電子設(shè)備增材制造技術(shù)。該技術(shù)所使用的材料是可拉伸的熱塑性聚氨酯（TPU）、導(dǎo)電油墨以及電子元件，TPU用作基體及絕緣固定封裝，導(dǎo)電油墨和電子元件構(gòu)成電路。所提出的混合打印技術(shù)能夠通過TPU材料將剛性電子元件牢牢固定在柔性基體上，在保持功能的情況下實現(xiàn)整體超過30%的變形。除了材料，這種混合打印技術(shù)的另一個難點在于打印機的控制，研究團隊開發(fā)出了一套獨特的算法程序以控制打印機噴頭不同材料的打印以及電子元件的拾取嵌入。
研究人員展示了由該技術(shù)打印的應(yīng)變傳感袖套（圖1）及足部壓力傳感器（圖2）。如圖1所示，應(yīng)變傳感器及控制電路被打印到袖套基底上，袖套可以精確測量穿戴者手臂的彎曲程度并通過LED顯示結(jié)果。圖2展示的足部壓力傳感器通過交替打印導(dǎo)電墨水和TPU，在TPU層上形成電容器制成，通過云圖可以直觀呈現(xiàn)穿戴者足底的壓力分布。
圖1 應(yīng)變傳感袖套
圖2 足部壓力傳感器
“混合3D打?。℉ybrid 3D Printing）”將導(dǎo)電油墨、電子郵件與基體材料集成到一起，打印出的電子設(shè)備具有完成復(fù)雜變形的能力。該技術(shù)可以顯著減少柔性電子設(shè)備的制造時間和成本，新的制造工藝具有巨大潛力，有望幫助可穿戴電子設(shè)備產(chǎn)品實現(xiàn)飛躍式發(fā)展。