三維(3D)打印在過去幾年中變得越來越先進(jìn)，并已成功用于創(chuàng)建無(wú)數(shù)物品，包括玩具，家具和電子元件。隨著3D打印設(shè)備變得越來越便宜，它也有可能用于制造可穿戴設(shè)備的軟電子元件。

盡管3D打印在這一領(lǐng)域很有前途，但到目前為止，它很少被成功用于生產(chǎn)復(fù)雜而靈活的電子產(chǎn)品。其中一個(gè)原因是，使用現(xiàn)有油墨很難打印可以導(dǎo)電的固態(tài)彈性材料。

韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院的研究人員最近展示了使用3D打印成功制造可以導(dǎo)電的彈性部件。他們提出的打印策略在Nature Electronics的一篇論文中概述，可能為可穿戴設(shè)備的多功能和可拉伸組件的大規(guī)模打印鋪平道路。

該團(tuán)隊(duì)使用3D打印實(shí)現(xiàn)彈性導(dǎo)體在很大程度上是由他們?cè)O(shè)計(jì)的一種新的乳液基復(fù)合墨水實(shí)現(xiàn)的。這種特殊油墨由分散在導(dǎo)電彈性體(一種導(dǎo)電的橡膠材料)中的液體成分組成。

“打印具有三維幾何形狀的固態(tài)彈性導(dǎo)體具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)楝F(xiàn)有油墨的流變特性通常只允許逐層沉積，”Byeongmoon Lee，Hyunjoo Cho和他們的同事在他們的論文中寫道。

“我們表明，由導(dǎo)電彈性體復(fù)合材料，不混溶溶劑和乳化溶劑組成的乳液系統(tǒng)可用于彈性導(dǎo)體的全向印刷。復(fù)合材料的粘彈性為印刷特征提供了結(jié)構(gòu)完整性 - 允許直接寫入獨(dú)立，絲狀和平面外三維幾何形狀 - 以及提供印刷穩(wěn)定性并防止噴嘴堵塞的假塑性和潤(rùn)滑行為。

與3D打印中常用的其他油墨相比，研究人員使用的復(fù)合油墨具有許多有利的特性。具體而言，它具有粘彈性、剪切稀化和潤(rùn)滑性能，可以更好地支持復(fù)雜 3D 結(jié)構(gòu)的打印。

“固有可拉伸導(dǎo)體的印刷結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出小于100μm的最小特征尺寸和超過150%的拉伸性，”Lee，Cho和他們的同事在他們的論文中寫道。“乳液中分散溶劑相的汽化導(dǎo)致形成微結(jié)構(gòu)的，表面定位的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而提高了導(dǎo)電性。

為了展示他們的3D打印方法和他們?cè)O(shè)計(jì)的乳液墨水的潛力，研究人員打印了彈性互連，然后他們用它來制造帶有可拉伸顯示器的可穿戴溫度傳感器。該裝置被發(fā)現(xiàn)性能良好，同樣的方法很快也可以用于制造各種其他可拉伸和導(dǎo)電組件。

在他們的論文中，Lee，Cho和他們的同事強(qiáng)調(diào)了將他們的方法與3D掃描技術(shù)相結(jié)合的可能性，以創(chuàng)建與人體形狀完美對(duì)齊的軟電子產(chǎn)品，從而使用戶佩戴更舒適。此外，他們創(chuàng)造的墨水可以激發(fā)其他乳液基油墨的創(chuàng)造，這些油墨的操作類似，但基于不同的成分和彈性體。