Революция в носимых технологиях: печать электроники на месте для персонализированных биосенсорных татуировок

Университет Дьюка, школа инженерии Притт, Дурхэм, Северная Каролина

Полностью печатная на месте техника производства электроники открывает путь к технологиям с высокой адгезией: встраиваемым электронным татуировкам и бинтам с биосенсорами, адаптированными под конкретного пациента.

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

Преимущества перед традиционными электронными татуировками

Обычные электронные татуировки — это тонкие гибкие пластыри из резины, содержащие такие же гибкие электрические компоненты. Они приклеиваются к коже как временные татуировки, а ранние версии включали мониторы активности сердца и мозга, а также стимуляторы мышц. Однако они не подходят для ситуаций, когда требуется прямое модифицирование поверхности путем добавления индивидуальной электроники.

Новейшие проводящие чернила

Исследователи разработали уникальные чернила на основе нанопроволок из серебра, которые можно печатать на любом подложке при низких температурах с помощью аэрозольного принтера. Полученная тонкая пленка сохраняет проводимость без дополнительной обработки. Чернила сохнут менее чем за две минуты и сохраняют высокую электрическую производительность даже после выдержки деформации на изгиб 50% более 1000 раз.

Демонстрация на пальце

В демонстрации два электронно-активных вывода были напечатаны вдоль нижней стороны мизинца. К их концам подключен маленький светодиод. При подаче напряжения на основание выводов светодиод продолжает светиться даже при сгибании и движении пальца.

Создание функциональных транзисторов

Проводящие чернила можно объединить с двумя другими печатаемыми компонентами для создания работающих транзисторов. Сначала принтер наносит полупроводящую полосу из углеродных нанотрубок. После высыхания, не удаляя подложку, печатаются два серебряных нанопроволочных вывода, выходящих за несколько сантиметров с обеих сторон. Затем сверху наносится непроводящий диэлектрический слой из двухмерного материала (гексагонитрида бора), а завершающим этапом становится печать гейтового электрода из серебряных нанопроволок.

Преимущества метода печати на месте

В современных технологиях хотя бы один из этих этапов требовал бы извлечения подложки для дополнительной обработки: химической ванны для удаления лишних материалов, процесса отверждения для предотвращения смешивания слоев или длительной термической обработки для удаления органических следов, мешающих электрическим полям. Метод печати на месте не требует ни одного из этих шагов и, несмотря на необходимость полного высыхания каждого слоя, выполняется при самой низкой общей температуре обработки на сегодняшний день.

Область применения

Данный метод печати не заменяет крупномасштабное производство носимой электроники, но ценен для быстрого прототипирования и создания бинтов с интегрированными биосенсорами.

Для получения дополнительной информации свяжитесь с Кеном Кингери по адресу: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; тел.: 919-660-8414.