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《nature electronics》:3D打印软水凝胶电子器件

《nature electronics》:3D打印软水凝胶电子器件

  • 分类:资讯中心
  • 发布时间:2023-12-20 10:01
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【概要描述】使用可固化的基于水凝胶的支撑基质和可拉伸的银水凝胶墨水的水凝胶电子器件的三维打印。

《nature electronics》:3D打印软水凝胶电子器件

【概要描述】使用可固化的基于水凝胶的支撑基质和可拉伸的银水凝胶墨水的水凝胶电子器件的三维打印。

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2022年12月19日,西湖大学研究人员在《nature electronics》上发表题为Three-dimensional printing of soft hydrogel electronics的研究论文,报道了使用可固化的基于水凝胶的支撑基质和可拉伸的银水凝胶墨水的水凝胶电子器件的三维打印。

原文链接:

https://www.nature.com/articles/s41928-022-00887-8

 

 

  研究简介  

 

基于水凝胶的电子技术可以与生物组织具有固有的相似性,并且在生物医学应用中具有潜在的用途。理想情况下,这种水凝胶电子器件应提供可定制的三维电路,但用现有材料和制造方法将复杂的三维电路封装在水凝胶基质中是一项挑战。报道了使用可固化的基于水凝胶的支撑基质和可拉伸的银水凝胶墨水的水凝胶电子器件的三维打印。支撑基质具有屈服应力流体特性,因此移动的打印机喷嘴产生的剪切力会产生暂时的流体状状态,从而允许在基质中精确放置银-水凝胶墨水电路和电子元件。印刷后,整个矩阵和嵌入电路可以在60°C下固化,形成柔软(杨氏模量小于5kPa)和可拉伸(伸长约18)的整体水凝胶电子器件。

 

 

图1 通过EM3DP制造水凝胶电子器件:a、图解说明用于配制水凝胶支撑基质和导电油墨的合成方法和化学。b、示意图显示了导电油墨在水凝胶支撑基质内的自由形式3D结构中的EM3DP。c、PAM在60°c下通过自由基聚合形成共价交联网络(i);固化水凝胶支撑基质和印刷电路(ii);显示Ag片状导电网络的SEM图像(iii);显示导电油墨和水凝胶基质之间的界面的放大SEM图像(iv)。d、固化的水凝胶电子设备可以承受大的拉伸和扭曲变形,并在应力消除后恢复到其原始形状。e、复杂结构封装的立方体水凝胶装置被印刷、压缩并恢复到其原始形状

 

 

 

图2 支撑基质和导电油墨的流变特性

 

 

 

图3 固化水凝胶基质的拉伸力学性能

 

 

 

图4 3D打印所有水凝胶电极的生物医学应用

 

 

 研究结论 

 

本研究报道了一种EM3DP技术,用于制造基于水凝胶的电子器件,该技术使用可固化的水凝胶支撑基质和导电和可拉伸的Ag水凝胶墨水。支撑基质是通过利用藻酸盐-PAM双网络水凝胶的正交交联机制设计的,它具有屈服应力流体行为,能够嵌入导电水凝胶油墨;其次,它可以固化成柔软(<5kPa)和可拉伸(伸长约18)的整体水凝胶。导电油墨是通过将银片与支撑基质混合以产生分离结构来制备的,该结构在固化时可与基质无缝结合,并显示出高达1.4×103Scm–1的导电性。

 

——END——

 

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