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用液态金属墨水3D打印,柔性生物电子器件制造新方法

2024-03-12 16:32:41 综合报道 阅读:
为了克服现有生物电子器件的局限性,韩国科学技术院(KAIST)的研究团队开发出一款液态金属基电子墨水,可通过直接用墨水书写的方法实现高分辨率电路打印,并且该生物电子器件还能通过体温软化,从而制造出更加适应于人体柔软组织的电子设备···

可穿戴和可植入生物设备以及软机器人领域的发展日新月异,但在应用于人体皮肤或组织的健康监测类设备方面仍然存在着不少挑战。例如,如果医疗设备是硬质的,由于与皮肤的硬度不同,当附着到皮肤时可能会引起不适,或者在插入组织时会引起炎症反应。另一方面,如果使用柔软的柔性医疗设备虽然不会引起不适,但其柔软的性质会使得精确操作变得困难。 WsEednc

为了克服现有生物电子器件的局限性,韩国科学技术院(KAIST)的研究团队开发出一款液态金属基电子墨水,可通过直接用墨水书写的方法实现高分辨率电路打印,并且该生物电子器件还能通过体温软化,从而制造出更加适应于人体柔软组织的电子设备。相关成果以“Body-temperature Softening Electronic Ink for Additive Manufacturing of Transformative Bioelectronics via Direct Writing”为题发表在《科学进展》杂志上。WsEednc

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电子墨水生产工艺及3D直写打印技术WsEednc

这种电子墨水的核心材料是金属镓,其熔点是29.76°C非常低,因此可以轻松地在固态和液态之间转变状态,没有毒性,且具有优异的导电性。研究团队通过解决现有镓表面张力高、粘度低的问题,成果实现了能够进行高分辨率打印的电子墨水。其所开发的墨水可以在商业电路导体一样硬的状态和如皮肤组织一样柔软的状态之间来回切换,具有优异的可变刚度、刚度变化速度,同时还具有高导热性和优异的导电性,并且还可以使用3D打印生产定制的电子设备。WsEednc

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镓基电子墨水WsEednc

利用这项技术,研究团队制造了超薄光学血流检测电子传感器和无线光电植入设备。这些设备在室温(25℃)下坚硬且易于操作,但暴露于体温(~36.7℃)下它们就会软化,使其能够在无机械应力的情况下应用于皮肤或组织,并能顺应组织变形和维持可靠的运行。而当使用完从身体上取下来时,它又可以变回坚硬的形式,从而易于重复使用。WsEednc

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超薄光学血流检测电子传感器WsEednc

据悉,作为首款可根据体温平滑变化状态的电子墨水,其未来的应用场景非常广阔,包括下一代可穿戴和植入设备、医疗设备及机器人等各个领域。WsEednc

责编:Ricardo
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