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清華大學在傳統織物上直接打印柔性電子纖維

在衣物上集成電子器件是可穿戴設備的一種理想形態,然而構成電子設備的電池組、硬質電路等會極大地降低衣物穿著的舒適度。基於此,清華大學研究人員提出了一種簡單的方法:在傳統織物上直接打印柔性電子纖維。他們通過將自行設計的同軸噴絲頭集成到3D打印機上,在織物上實現了功能性皮芯結構纖維的直接打印,並且可靈活製作出各種個性化功能圖案。通過這些智能圖案,還能進行能量收集和存儲。相關論文3月28日發表於《物質》雜誌。

清華大學化學係張瑩瑩團隊利用碳納米管溶液用於製作纖維導電芯層,並利用蠶絲蛋白溶液用於製作纖維介電皮層。蠶絲蛋白和碳納米管墨水通過注射泵連接在裝有同軸噴絲頭的3D打印機上。兩種打印墨水同時被擠出,並直接在織物基底上形成皮芯結構纖維構成的各種個性化定製圖案。

該打印方法在製備電子纖維的同時完成了其在織物上的集成,極大地提高了電子織物的生產效率。該技術可通過選擇多種墨水組合,將不同的功能單元一次性集成在織物中,為穿戴電子的集成提供了便捷、可規模化的途徑。不過,這種方法打印的分辨率受限於3D打印機的機械移動精度和噴嘴的尺寸。

研究人員表示,未來還可以在3D打印機上加裝多軸噴絲頭或者具有其他新功能的噴絲頭,從而為3D打印結構帶來更加靈活豐富的組分搭配和結構設計,實現多功能電子織物的高效製備。

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