工程師無需加熱即可直接在皮膚上打印可穿戴式傳感器

可穿戴式傳感器正從手表和電極發展到可彎曲的設備，這些設備可為用戶提供更加精確的生物特征測量和舒適度。現在，一個國際研究人員團隊通過在不使用熱量的情況下直接在人體皮膚上打印傳感器，將進化進一步向前邁進了一步。

在賓夕法尼亞州工程科學與力學系的Dorothy Quiggle職業發展教授Huanyu“ Larry” Cheng的帶領下，研究小組在ACS Applied Materials&Interfaces上發表了他們的研究結果。

“在本文中，我們報告了一種簡單但普遍適用的制造技術，其中使用了新穎的燒結助劑層，可以直接打印在人體傳感器上，”第一作者，中國哈爾濱工業大學研究員Ling Zhang說。在鄭的實驗室里

Cheng和他的同事以前開發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程，直接在皮膚上進行印刷受到了阻礙。該過程稱為燒結，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。“為了克服這一限制，我們提出了一種燒結助劑層，這種層不會傷害皮膚，并且可以幫助材料在較低的溫度下燒結在一起。”

通過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。

“可以用來在衣服和紙上打印傳感器，這很有用，但是它仍然比我們在皮膚溫度下的溫度還要高。” Cheng說，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，發現我們可以在室溫下燒結。”

室溫燒結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，可以在保持機電性能的同時彎曲和折疊。在打印傳感器時，研究人員使用鼓風機(例如置于涼爽狀態的吹風機)去除墨水中用作溶劑的水。

程說：“結果是深遠的。” “我們不需要依靠熱量來燒結。”

據Cheng稱，這些傳感器能夠精確連續地捕獲溫度，濕度，血氧水平和心臟表現信號。研究人員還將體感器連接到具有無線傳輸功能的網絡中，以便在信號進行過程中監控信號的組合。

程說，這一過程也是環保的。傳感器在溫水中可以保持堅固耐用幾天，但是熱水淋浴會很容易將其移除。

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