加拿大一大學(xué)，研發(fā)出兼具導(dǎo)電和靈活特性的新3D打印材料，可耐彎折3000次

南極熊導(dǎo)讀，近幾年，隨著材料和科技的進(jìn)步，如石墨烯和納米技術(shù)，因此誕生了許多，可用于柔性可穿戴設(shè)備的材料和技術(shù)。目前，3D打印技術(shù)，也在該領(lǐng)域高速發(fā)展，并且具有特殊的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

多功能柔性可穿戴電子器件可以豐富我們的生活，如個(gè)人健康管理、藥物輸送、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和電子皮膚等領(lǐng)域。在實(shí)際使用中，可穿戴柔性設(shè)備面臨諸多挑戰(zhàn)。因此，開發(fā)新型高靈敏多功能可穿戴電子器件尤為重要。

△柔性可穿戴多功電子器件，對(duì)于信息化的發(fā)展非常重要

2022年7月13日，南極熊獲悉，不列顛哥倫比亞大學(xué)（UBCO）的一組科研人員，采用MXene和導(dǎo)電聚合物材料，已制造出具有雙重用途的高靈敏度可穿戴設(shè)備。他們表示，已經(jīng)挖掘出兼具導(dǎo)電性和靈活性的先進(jìn)材料。

△他們使用3D打印機(jī)，創(chuàng)建可集成到服裝和設(shè)備中的小型高精度運(yùn)動(dòng)傳感器

團(tuán)隊(duì)利用高分辨率擠壓3D打印技術(shù)，已開發(fā)出小型和輕型設(shè)備，這些設(shè)備既可作為電磁干擾（EMI）屏蔽，又可作為身體運(yùn)動(dòng)傳感器。研究人員說，電磁干擾防護(hù)裝置可以在醫(yī)療保健、航空航天和汽車行業(yè)得到應(yīng)用。

MXene材料是一類具有二維層狀結(jié)構(gòu)的金屬碳化物和金屬氮化物材料，其外形類似于片片相疊的薯片。MXene材料的化學(xué)式為Mn+1AXn, 其中(n = 1–3)，M代表早期過渡金屬，比如Sc、Ti、Zr、V、Nb、Cr或者M(jìn)o；A通常代表第三主族和第四主族化學(xué)元素；X代表C或N元素。

這些可以集成到服裝和設(shè)備中的設(shè)備，是用由MXene、二維無機(jī)納米材料和導(dǎo)電聚合物組成的導(dǎo)電墨水制成的。

△該結(jié)構(gòu)同時(shí)擁有卓越的導(dǎo)電性和靈活性（導(dǎo)電性為1600±400S/cm，可以承受3000次彎曲循環(huán)）

UBCO工程學(xué)院高級(jí)材料和聚合物工程助理教授，兼加拿大研究主席Mohammad Arjmand表示，MXene是一種智能碳材料，與它的表親石墨烯一樣，它具有很強(qiáng)地特性組合，它既具有高導(dǎo)電性又具有柔韌性。

他在一份新聞聲明中說，當(dāng)用于導(dǎo)電油墨時(shí)，它是制造新型可穿戴設(shè)備的理想選擇，這些設(shè)備正日益成為日常生活的一部分?！斑@些導(dǎo)電材料非常適用于3D打印工藝，這意味著我們可以生產(chǎn)不同的形狀或幾何形狀，并且產(chǎn)品將具有出色的架構(gòu)靈活性?！?br />

△關(guān)于該研究的更多信息，可在他們已發(fā)表的學(xué)術(shù)論文中找到《適用于可穿戴式人體運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)和電磁干擾屏蔽Ti3C2基油墨的，高分辨率3D打印擠壓技術(shù)》（點(diǎn)我傳送門）

簡(jiǎn)化可穿戴制造
事實(shí)上，從歷史上看，通過傳統(tǒng)制造方式制造可穿戴設(shè)備并不容易，既要滿足此類設(shè)備的靈活、用戶的個(gè)人需求，又要使其性能良好。Arjmand團(tuán)隊(duì)的學(xué)生說，目前功能材料的制造技術(shù)，大多局限于層壓和簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，無法集成監(jiān)控技術(shù)。

另一方面，擠壓3D打印提供了定制化、減少材料浪費(fèi)和快速生產(chǎn)，同時(shí)為可穿戴和智能電子產(chǎn)品開辟了許多機(jī)會(huì)。"他在一份新聞聲明中說："隨著擠壓印刷技術(shù)的改進(jìn)，它正在為更多創(chuàng)新打開大門。

調(diào)整過程
UBCO團(tuán)隊(duì)宣稱，通過調(diào)整他們的打印工藝，使它既能滿足高分辨率打印的需求，又能滿足雙用途設(shè)備所需的精確結(jié)構(gòu)。該團(tuán)結(jié)解釋道："這些打印出來的結(jié)構(gòu)可以植入微裂縫，從而開發(fā)出高度敏感的傳感器。它們結(jié)構(gòu)中的微小裂縫被用來跟蹤周圍環(huán)境中的微小振動(dòng)。這種振動(dòng)可以用來監(jiān)測(cè)許多人類活動(dòng)，包括呼吸、面部運(yùn)動(dòng)、說話以及肌肉的收縮和放松。”