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可(kě)拉伸導電油墨由混合著(zhe)薄片的(de)TPU料制成
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可(kě)拉伸導電油墨由混合著(zhe)薄片的(de)TPU料制成
發布時(shí)間：2018.07.16 新聞來(lái)源：TPU原料|聚醚TPU料|聚酯TPU|包膠TPU料|阻燃防護火線TPU料||東莞鑫盛高(gāo)高(gāo)分(fēn)子科技有限公司官網 浏覽次數：
由混合3D打印生産的(de)平闆熱(rè)塑性聚氨酯片上的(de)12個(gè)發光(guāng)二極管(LED)組成的(de)裝置被重複彎曲成圓柱形，然而LED的(de)光(guāng)強度不會降低、裝置也(yě)不會出現機械故障。 圖片由哈佛大(dà)學Alex Valentine，Lori K. Sanders和(hé)Jennifer Lewis提供。
這(zhè)個(gè)重大(dà)突破是由哈佛大(dà)學威斯利生物(wù)啓發工程研究所的(de)Jennifer Lewis實驗室和(hé)哈佛約翰·保爾森工程與應用(yòng)科學學院(SEAS)和(hé)J. 美(měi)國空軍研究實驗室的(de)Daniel Berrigan博士和(hé)Michael Durstock博士共同發現的(de)。以下(xià)轉載的(de)Wyss Institute網站上的(de)新聞稿詳細描述了(le)這(zhè)項研究，《高(gāo)級材料》雜(zá)志刊登了(le)一篇關于這(zhè)項研究的(de)論文。
可(kě)拉伸導電油墨由混合著(zhe)薄片的(de)TPU制成。印刷純TPU和(hé)銀-TPU油墨，以分(fēn)别創建設備的(de)底層軟基闆和(hé)導電電極。即将成爲Wyss研究所的(de)工程師但是目前是波士頓大(dà)學醫學院的(de)醫學生Alex Valentine表示，“因爲基闆和(hé)電極都包含TPU，當它們被逐層共印後，在幹燥之前就彼此強烈地粘合在一起，溶劑蒸發後，兩種油墨都會固化(huà)，形成一個(gè)既柔軟又可(kě)拉伸的(de)集成系統。”
印刷過程導緻導電油墨中的(de)銀薄片沿著(zhe)打印方向自我對(duì)準，因此它們平坦的(de)闆狀側面彼此在頂部疊層，如在森林(lín)土地上的(de)重疊葉片。這(zhè)種結構對(duì)準提高(gāo)了(le)沿印刷電極傳導電能的(de)能力。Will Boley博士說，“由于墨水(shuǐ)和(hé)基材是3D印刷的(de)，我們可(kě)以完全控制導電特征圖案的(de)位置，并且可(kě)以設計電路來(lái)創建幾乎每個(gè)尺寸和(hé)形狀的(de)軟電子設備，”Boley是SEAS的(de)Lewis實驗室博士後研究員(yuán)及本文的(de)合著者。
研究人(rén)員(yuán)将由導電材料組成的(de)軟傳感器在拉伸時(shí)呈現的(de)導電性的(de)變化(huà)(即它們如何檢測移動)與可(kě)編程微控制器芯片耦合以處理(lǐ)實驗數據，以及以人(rén)類可(kě)以理(lǐ)解的(de)形式傳達數據。爲了(le)實現這(zhè)一點，研究人(rén)員(yuán)将印刷的(de)軟傳感器與數字拾取和(hé)放置過程相結合，該過程通(tōng)過空的(de)印刷噴嘴施加适度的(de)真空，以拾取電子元件并以特定的(de)可(kě)編程方式将其放置在基闆表面上。
因爲這(zhè)些表面安裝的(de)電氣部件本質上是堅硬和(hé)剛性的(de)，所以在将其連接到下(xià)面的(de)軟TPU基闆之前，團隊利用(yòng)了(le)TPU的(de)粘合性能，在每個(gè)部件下(xià)方塗一點TPU墨水(shuǐ)。一旦幹燥，TPU點錨定這(zhè)些剛性部件并在整個(gè)矩陣中分(fēn)布應力，允許裝置在保持性能的(de)同時(shí)被拉伸至30%。由使用(yòng)該方法制造的(de)平坦TPU片上的(de)12個(gè)發光(guāng)二極管(LED)構成的(de)裝置能夠反複彎曲爲圓筒形，而不會導緻LED的(de)光(guāng)強度降低或器件的(de)機械故障。
作爲一個(gè)簡單的(de)概念驗證，該團隊創建了(le)兩個(gè)軟電子設備來(lái)演示這(zhè)種添加劑制造技術的(de)全部功能。通(tōng)過将TPU和(hé)銀-TPU-墨水(shuǐ)電極印刷到紡織品基底上并通(tōng)過拾取和(hé)放置方法應用(yòng)微控制器芯片和(hé)讀出的(de)LED來(lái)制造應變傳感器。所産生的(de)可(kě)穿戴套筒狀裝置表示穿過者的(de)手臂通(tōng)過LED的(de)連續照(zhào)明(míng)的(de)彎曲程度。通(tōng)過印刷交替層的(de)導電銀-TPU電極和(hé)絕緣TPU來(lái)形成第二裝置，即人(rén)的(de)左腳印形狀的(de)壓力傳感器，以在柔性TPU襯底上形成電容器。變形圖案通(tōng)過手動電讀取系統進行處理(lǐ)，以在人(rén)們踏上傳感器時(shí)制作腳的(de)視覺圖像。
當團隊不斷優化(huà)材料和(hé)方法時(shí)，混合3D打印已廣泛适用(yòng)于制造無數電子設備。Lewis說：“我們已經擴大(dà)了(le)可(kě)打印電子材料的(de)調色闆，并擴展了(le)可(kě)編程的(de)多(duō)材料打印平台，以實現電子元件的(de)數字化(huà)選擇。”
