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來(lái)自卡內(nèi)基梅隆大學(xué)工程學(xué)院和葡萄牙科英布拉大學(xué)系統(tǒng)與機(jī)器人研究所的研究人員開發(fā)了一種簡(jiǎn)單有效的方法來(lái)制造堅(jiān)固、高度靈活的紋身式電路，用于可穿戴計(jì)算。科學(xué)家采用低成本的3D打印工藝將導(dǎo)電液態(tài)金屬合金打印到附著在人體皮膚上的紋身紙上。這些超薄紋身可以很容易地用水蘸上，就像用濕海綿涂抹兒童的裝飾紋身一樣。

電子“紋身”的低成本加工

研究結(jié)果發(fā)表在《高級(jí)材料》的一篇論文中，除了低成本加工外，這些紋身還有其他優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)樗鼈兙哂蓄愃朴谳p質(zhì)織物的機(jī)械性能，所以它們?cè)趶澢⒄郫B、扭曲和30％以上的應(yīng)變（這是人類皮膚的典型可拉伸性）下仍保持功能。它們可以貼合并附著在高度彎曲的3D表面上，例如人腦或檸檬模型。超薄、順應(yīng)性電子紋身的應(yīng)用包括表皮生物監(jiān)測(cè)、軟機(jī)器人、柔性顯示器等。

卡耐基梅隆大學(xué)

其他類似紋身的電子產(chǎn)品要么在無(wú)塵室內(nèi)部需要復(fù)雜的制造技術(shù)，要么缺乏皮膚上可拉伸數(shù)字電路功能所需的材料性能。而卡耐基梅隆大學(xué)的機(jī)械工程學(xué)副教授兼軟機(jī)實(shí)驗(yàn)室主任卡梅爾·馬吉迪（Carmel Majidi）打開了一種新的途徑，用一種經(jīng)濟(jì)的方式制造可拉伸電子電路。

2018年，馬吉迪教授和他的團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)造了一種能夠自我修復(fù)的電路，即使在切斷或損壞主要路徑后，它也可以繼續(xù)工作。他們創(chuàng)造了一種由液態(tài)金屬制成的材料，該材料也可以物理修復(fù)損壞。當(dāng)將兩片液態(tài)金屬電復(fù)合材料放置在一起時(shí)，他們像自愈合一樣融合在一起。這項(xiàng)創(chuàng)新使電路可以承受更大的損壞，因?yàn)樗鼈兛梢院?jiǎn)單地對(duì)其進(jìn)行自我修復(fù)。卡耐基梅隆大學(xué)還使用有機(jī)硅彈性體通過(guò)3D打印技術(shù)開發(fā)了具有壓力感應(yīng)功能的可穿戴式脈搏血氧儀。基于手指或腳趾的解剖學(xué)掃描，可通過(guò)3D打印制造針對(duì)患者的柔軟袖帶，并與柔性電子設(shè)備集成在一起以計(jì)算心率，血氧含量和活動(dòng)狀態(tài)。

關(guān)于直寫3D打印技術(shù)，美國(guó)勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室LLNL 曾開展了一個(gè)新的金屬3D打印技術(shù)研究項(xiàng)目–金屬直寫技術(shù)（Direct Metal Writing），根據(jù)LLNL，金屬直寫3D打印技術(shù)研發(fā)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是，如何精確控制溫度和材料的流動(dòng)，掌握材料的流動(dòng)屬性。

直接書寫技術(shù)是高通量3D打印領(lǐng)域十分具有想像空間的技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)的專利中就包括哈佛大學(xué)Lewis教授的直接書寫專利。Lewis教授認(rèn)為這種直接書寫的打印技術(shù)有利于創(chuàng)建最小收縮和變形的結(jié)構(gòu)，并且可實(shí)現(xiàn)大尺度打印的可能，這種可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)平面和三維維度上微結(jié)構(gòu)的零件快速生產(chǎn)具有廣闊的應(yīng)用空間。具體可商業(yè)化的領(lǐng)域包括印刷電子、太陽(yáng)能電池、微流體芯片、新型復(fù)合材料、組織工程等。

根據(jù)新華網(wǎng)，西湖未來(lái)智造的高精度3D直寫設(shè)備樣機(jī)已在和國(guó)內(nèi)多家微電子領(lǐng)域企業(yè)正在論證中，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備生產(chǎn)周期為5-10個(gè)月，可實(shí)現(xiàn)0.1-10微米精度的多材料打印，并結(jié)合新型嵌入式工藝，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)打印；多工藝混合3D打印設(shè)備生產(chǎn)周期為6-18個(gè)月，可實(shí)現(xiàn)10-100微米精度融合金屬、介質(zhì)的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)打印。我國(guó)研究機(jī)構(gòu)也在開展3D打印電池技術(shù)的應(yīng)用研究。例如，深圳大學(xué)增材制造研究對(duì)低溫直寫3D打印制造鋰電池電極的制造進(jìn)行了研究，3D打印LiFePO4正極與Li4Ti5O12負(fù)極，未來(lái)可應(yīng)用于助聽(tīng)器、電子手環(huán)等終端。

來(lái)源：中國(guó)3D打印網(wǎng)

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