可穿戴电子设备：挤出打印创造灵活、高灵敏度的运动设备

UBC Okanagan 博士生 Ahmadreza Ghaffarkhah 使用 3D 打印机创建可集成到服装和设备中的小型高精度传感器。UBC Okanagan 照片

高分辨率挤压打印的创造——想想 3D 打印，但使用导电墨水——使不列颠哥伦比亚大学 (UBC) 的研究人员能够探索可穿戴人体运动设备的潜力。他们的研究发表在Carbon杂志上。

可穿戴技术——智能手表、心脏监测器、睡眠辅助设备，甚至计步器——已经成为日常生活的一部分。UBC Okanagan 纳米材料和聚合物纳米复合材料实验室的研究人员创造了更小、更轻、更高精度的传感器，可以集成到服装和设备中。

UBCO 研究团队与德雷克塞尔大学和多伦多大学合作，正在探索一种高分辨率挤压打印方法，以开发具有双重功能的微型设备——电磁干扰 (EMI) 屏蔽和身体运动传感器。

UBC Okanagan 工程学院材料和聚合物工程助理教授兼加拿大研究主席 Mohammad Arjmand 博士解释说，这些 EMI 防护罩小巧轻便，可用于医疗保健、航空航天和汽车行业。

Arjmand 博士的团队使用称为 MXene的二维无机纳米材料和导电聚合物，定制了一种导电墨水，该墨水具有多种特性，使其更容易适应可穿戴技术。

图形概要。碳（2022）。DOI: 10.1016/j.carbon.2022.02.003

“提供导电性和柔韧性的先进或智能材料非常受欢迎，”他说。“这些导电材料的挤出印刷将允许进行宏观图案化，这意味着我们可以生产不同的形状或几何形状，并且产品将具有架构灵活性。”

博士生 Ahmadreza Ghaffarkhah 解释说，目前，这些功能材料的制造技术大多限于层压和简单结构，无法集成监控技术。

“这些印刷结构可以植入微裂纹以开发高度敏感的传感器。其结构中的微小裂纹用于跟踪周围环境中的小振动，”Ghaffarkhah 说。“这些振动可以监测多种人类活动，包括呼吸、面部动作、说话以及肌肉的收缩和放松。”

通过回到绘图板，UBCO 研究人员能够解决挤压印刷遇到的重大挑战。以前，该技术无法实现足够高的打印分辨率，因此很难制造出高精度的结构。

“与传统制造技术相比，挤压印刷提供了定制、减少材料浪费和快速生产，同时为可穿戴和智能电子产品开辟了许多机会，”Arjmand 博士解释道。“随着挤压印刷技术的改进，它为许多独特的创新打开了大门。”

研究人员继续研究超出 EMI 屏蔽和可穿戴电子设备 的挤出印刷油墨的其他应用。