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技术在曲面上打印柔性电路从隐形眼镜到乳胶手套

北卡罗来纳州立大学的研究人员展示了一种将电子电路直接印刷到弯曲和波纹表面上的新技术。这项工作为各种新的软电子技术铺平了道路,研究人员已经使用该技术制造了原型“智能”隐形眼镜、压敏乳胶手套和透明电极。

“有许多现有技术可以使用各种材料制造印刷电子产品,但存在局限性,”该论文的通讯作者YongZhu说。“一个挑战是,现有技术需要在用于印刷电路的‘墨水’中使用聚合物粘合剂。这会损害电路的导电性,因此您必须在印刷后加入一个额外的步骤来去除这些粘合剂。”

“第二个挑战是,这些打印技术通常需要您在平坦表面上打印,但许多应用需要不平坦的表面,”Zhu说,他是北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程学院的AndrewA.Adams特聘教授.

“我们已经开发出一种不需要粘合剂的技术,可以让我们在各种曲线表面上打印,”该论文的第一作者、博士YuxuanLiu说。北卡罗来纳州立大学的学生。“它还允许我们将电路打印为厚度均匀的网格结构。”

新技术的第一步是为相关应用创建一个模板,其中包含特定的微型凹槽图案。然后使用模板在弹性聚合物薄膜中复制该图案。然后,研究人员将聚合物薄膜附着到相关的基板上,基板可以是平坦的或弯曲的。此时,聚合物中的微小凹槽充满了含有银纳米线的液体溶液。

允许溶液在室温下干燥,在具有所需形状和电路图案的软材料中留下银纳米线。

为了演示该技术,研究人员创建了三个概念验证原型。一种是带有内置电路的“智能”隐形眼镜,可用于测量眼睛的流体压力——这与某些生物医学应用相关。一种是柔性透明电极,电路印刷成网格图案,可用于太阳能电池或触控面板。

第三种是乳胶手套,上面印有电路作为压力传感器,在机器人和人机界面应用中都有应用。

“我们认为,就制造而言,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对话。”

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