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北卡罗来纳州立大学的研究人员展示了一种直接将电子电路打印到弯曲和波纹表面的新技术。这项工作为各种新的软电子技术铺平了道路，研究人员已经使用这项技术创造了“智能”隐形眼镜、压敏乳胶手套和透明电极的原型。
“有很多现有的技术可以使用各种材料来制造印刷电子产品，但存在局限性，”一篇关于这项工作的论文的通讯作者Yong Zhu说。“一个挑战是，现有技术需要在用于打印电路的‘墨水’中使用聚合物粘合剂。这会损害电路的导电性，所以你必须在打印后加入一个额外的步骤来去除这些粘合剂。
“第二个挑战是，这些打印技术通常要求你在平面上打印，但许多应用要求的表面不是平坦的，”朱说，他是北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程安德鲁·A·亚当斯杰出教授。
“我们开发了一种不需要粘合剂的技术，使我们能够在各种曲线表面上打印，”论文第一作者、北卡罗来纳州立大学博士生刘宇轩(Yuxuan Liu)说。它还允许我们将电路打印成具有均匀厚度的网格结构。”
新技术的第一步是为相关应用程序创建一个模板，其中包含特定的微尺度凹槽模式。然后，该模板被用于在一层弹性聚合物薄膜上复制该图案。然后，研究人员将这种聚合物薄膜附着在相关的基材上，基材可以是平面的，也可以是弯曲的。在这一点上，聚合物中的微小凹槽被含有银纳米线的液体溶液填充。溶液在室温下干燥，留下一种柔软材料中的银纳米线，具有所需的形状和电路模式。
为了演示该技术，研究人员创建了三个概念验证原型。其中一种是内置电路的“智能”隐形眼镜，可以用来测量眼睛的流体压力，这与一些生物医学应用有关。一种是一种灵活透明的电极，其电路以网格模式印刷，可用于太阳能电池或触摸屏。第三种是印有压力传感器电路的乳胶手套，在机器人和人机界面应用中有应用。
“我们认为，在制造方面，这可以很容易地扩大规模，”朱说。“我们愿意与有兴趣探索这项技术潜力的行业进行交流。”
这张纸。”毛细管中金属纳米线的微模压曲线软电子发表在开放获取期刊上科学的进步．这篇论文是由北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程教授布兰登·奥康纳(Brendan O 'Connor)合著的;北卡罗莱纳州爱德华·菲茨工业与系统工程系教授董静燕;以及北卡罗来纳州立大学的本科生迈克尔·郑(Michael Zheng)。
这项研究得到了美国国家科学基金会1728370和2134664的资助。
希普曼-
编者须知:研究摘要如下。
毛细管中金属纳米线的微模压曲线软电子
作者:刘宇轩，Michael Zheng, Brendan O 'Connor，董静燕，朱勇，北卡罗来纳州立大学
发表: 11月18日科学的进步
DOI: 10.1126 / sciadv.add6996
文摘:使用金属纳米线的软电子产品由于其高导电性和机械灵活性而引起了极大的关注。然而，在曲线衬底上的高分辨率、复杂的金属纳米线图案仍然是一个挑战。在这里，报道了一种基于微成型的金属纳米线可伸缩打印方法，该方法能够在软曲线和不均匀的基材上实现高分辨率和均匀性的复杂和高导电性图案。印刷分辨率为20 μm，印刷图案的导电率为~6.3×106S/m。实现了透明导电电极(TCEs)等厚度网格结构的打印，以及手套、隐形眼镜等曲面压力传感器的直接打印。印刷混合软隐形眼镜和智能隐形眼镜分别在光电器件和个人健康监测方面有广阔的应用前景。这种打印方法可以推广到其他纳米材料上，用于高性能软电子器件的大规模打印。
