用于可拉伸电子产品的3D打印弹性导体

三维(3D)打印在过去几年中变得越来越先进，并已成功用于创造无数物品，包括玩具、家具和电子元件。随着3D打印设备变得越来越便宜，它也有可能被用于制造可穿戴设备的软电子元件。

尽管3D打印在这一领域前景广阔，但迄今为止很少成功地用于生产复杂而灵活的电子产品。原因之一是可以导电的固态弹性材料很难使用现有的墨水进行打印。

韩国科学技术研究院的研究人员最近展示了成功使用3D打印制造可以导电的弹性组件。他们提出的打印策略在NatureElectronics的一篇论文中有所概述，可能为可穿戴设备的多功能和可拉伸组件的大规模打印铺平道路。

该团队使用3D打印实现弹性导体在很大程度上得益于他们设计的新型乳液基复合油墨。这种特殊的墨水由分散在导电弹性体中的液体成分组成，导电弹性体是一种导电的橡胶材料。

ByeongmoonLee、HyunjooCho和他们的同事在他们的论文中写道：“打印具有三维几何形状的固态弹性导体具有挑战性，因为现有墨水的流变特性通常只允许分层沉积。”

“我们展示了一种乳液系统——由导电弹性体复合材料、不混溶溶剂和乳化溶剂组成——可用于弹性导体的全方位印刷。复合材料的粘弹性能为印刷特征提供结构完整性——允许独立的、丝状的和直接写入的平面外三维几何形状——以及提供打印稳定性和防止喷嘴堵塞的假塑性和润滑行为。”

与3D打印中常用的其他墨水相比，研究人员使用的复合墨水具有许多优势。具体来说，它表现出粘弹性、剪切稀化和润滑性能，更好地支持复杂3D结构的打印。

Lee、Cho和他们的同事在他们的论文中写道：“本征可拉伸导体的印刷结构表现出小于100μm的最小特征尺寸和超过150%的可拉伸性。”“乳液中分散溶剂相的蒸发导致微结构化、表面局部化的导电网络的形成，从而提高了导电性。”

为了展示他们的3D打印方法和他们设计的基于乳剂的墨水的潜力，研究人员打印了弹性互连，然后他们将其用于创建具有可拉伸显示屏的可穿戴温度传感器。该设备被发现性能良好，同样的方法很快也可以用于制造其他各种可拉伸和导电组件。

在他们的论文中，Lee、Cho和他们的同事强调了将他们的方法与3D扫描技术相结合的可能性，以创建与人体形状完美对齐的软电子产品，从而使用户佩戴起来更加舒适。此外，他们创造的墨水可以激发其他基于乳液的墨水的创造，这些墨水具有相似的功能，但基于不同的成分和弹性体。

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