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導電油墨開啟穿戴式裝置新商機

日本東京大學(University of Tokyo)的研究人員們開發出一種新式油墨,隻需單一步驟即可輕松列印在紡織品上,形成高度導電且可伸縮的連接元件,并制作出貼近人體皮膚且更适于測量的裝置。這種彈性油墨可望進一步催生整合發光二極體(LED)或太陽能電池(PV)元件的新一代可穿戴式裝置。
新式油墨還能夠讓電子服裝(如内建感測元件的運動服與内衣等)用于測量心率與肌肉收縮等各種的生物指标。

諸如電晶體、LED和PV等印刷電子目前已經能夠列印在塑料或紙質基闆上了,但這些基闆往往是剛性或硬質的。截至目前為止,各種相關研究證實,除非采用複雜的多個印刷制程步驟,否則很難讓油墨兼具高導電性與彈性。

東京大學工程研究所教授染谷隆夫(Takao Someya)帶領的研究團隊最近開發出一種彈性導電油墨,可輕松地列印在織物并在單個步驟中形成圖案。這種油墨是由銀質薄片、有機溶劑、氟橡膠和含氟表面活化劑所組成,即使在拉伸到較原有長度更高3倍以上時,也仍具有高度導電性。因此,它可望超越目前可延伸較原始長度更高2.5倍的記錄,成為具有最高導電性的彈性導體。

東京大學的研究團隊利用這種新式油墨在運動衣材料上印制彈性導體,并結合有機的電晶體放大器器電路,打造出一款腕帶式肌肉活動感測器。這款感測器能夠在3×3電網中放置9個電極的4×4平方公分區域内,利用偵測肌肉電位來測量肌肉的活動。

電極、導線和通孔可以透過單個步驟制程輕松進行印刷,同時在材料表面的兩側印制出肌肉活動感測器。

“我們的團隊一直緻力于開發舒适的可穿戴式裝置,而新式導電油墨則是這項研究的成果之一,”Someya解釋說,“以往的最大挑戰在于利用一個簡單的印刷步驟取得高導電性與彈性化的導電油墨。如今,利用表面活化劑讓銀薄片在印刷圖案表面自組裝,不僅确保高導電性,也讓我們達成研究目标了。”

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