Революция носимых технологий:электроника, печатающая на месте, для персонализированных биосенсорных татуировок

Инженерная школа Пратта Университета Дьюка, Дарем, Северная Каролина

Технология полной печати электроники может позволить использовать такие технологии, как высокоадгезионные, встроенные электронные татуировки и повязки с биосенсорами, специфичными для пациента.

Два электронно-активных провода, напечатанных непосредственно на нижней стороне мизинца, успешно зажигают светодиод при подаче напряжения.

Обычные электронные татуировки представляют собой тонкие гибкие кусочки резины, содержащие столь же гибкие электрические компоненты. Тонкая пленка прилипает к коже так же, как временная татуировка, а ранние версии гибкой электроники были созданы для мониторинга активности сердца и мозга и стимуляторов мышц. Есть некоторые области, в которых они не очень подходят, например, когда необходима прямая модификация поверхности путем добавления специальной электроники.

Исследователи разработали новые чернила, содержащие нанопроволоки серебра, которые можно печатать на любой подложке при низких температурах с помощью аэрозольного принтера. В результате получается тонкая пленка, которая сохраняет свою проводимость без какой-либо дополнительной обработки. После печати чернила высыхают менее чем за две минуты и сохраняют свои высокие электрические характеристики даже после 50-процентной деформации при изгибе более 1000 раз.

В ходе демонстрации на нижней стороне мизинца были напечатаны два электронно активных отведения. Ближе к концу пальца провода подключаются к небольшому светодиодному фонарю. Затем к нижней части двух печатных выводов подается напряжение, в результате чего светодиод продолжает гореть, даже когда палец сгибается и движется.

Проводящие чернила можно комбинировать с двумя другими печатными компонентами для создания функциональных транзисторов. Принтер сначала наносит полупроводниковую полоску углеродных нанотрубок. После высыхания, не снимая пластиковую или бумажную подложку с принтера, печатаются два вывода серебряной нанопроволоки, выходящие на несколько сантиметров с каждой стороны. Затем поверх исходной полупроводниковой полосы печатается непроводящий диэлектрический слой двумерного материала (гексагонального нитрида бора), а затем наносится последний электрод затвора из серебряной нанопроволоки.

При использовании сегодняшних технологий, по крайней мере, один из этих этапов потребует удаления подложки для дополнительной обработки, такой как химическая ванна для смыва нежелательного материала, процесс затвердевания, чтобы гарантировать, что слои не смешиваются, или расширенная сушка для удаления следов органического материала, который может мешать электрическим полям. Техника печати на месте не требует ни одного из этих этапов и, несмотря на необходимость полного высыхания каждого слоя во избежание смешивания материалов, может быть выполнена при самой низкой общей температуре обработки, о которой сообщалось на сегодняшний день.

Метод печати не заменяет крупномасштабные производственные процессы носимой электроники, но имеет ценность для таких приложений, как быстрое прототипирование или изготовление повязок, содержащих биосенсоры.

Для получения дополнительной информации свяжитесь с Кеном Кингери по адресу:Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра у вас должен быть включен JavaScript.; 919-660-8414.