3D打印具彎曲和感知能力的電子皮膚

美國和印度科學(xué)家攜手，利用具有可調(diào)諧電子和熱生物傳感能力的納米工程水凝膠，借助3D打印技術(shù)，開發(fā)出一種新型電子皮膚。新皮膚可像人類皮膚一樣彎曲、拉伸，并具有感知能力，有望應(yīng)用于機(jī)器人、假肢、可穿戴設(shè)備、運(yùn)動(dòng)和健身、安全系統(tǒng)和人機(jī)交互等領(lǐng)域。相關(guān)研究論文發(fā)表于最新一期《先進(jìn)功能材料》雜志。

人類皮膚是大腦與外界連接的“橋梁”，通過觸摸、溫度和壓力為人體提供豐富的反饋。而電子皮膚未來有望應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，比如，持續(xù)監(jiān)測用戶的運(yùn)動(dòng)、體溫、心率和血壓等生命體征的可穿戴設(shè)備。

最新研究負(fù)責(zé)人、得克薩斯農(nóng)工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系教授阿希列什·賈哈沃指出，為創(chuàng)建電子皮膚，必須開發(fā)出耐用材料。這些材料應(yīng)兼具模仿人類皮膚的靈活性，包含生物電傳感能力，以及采用適合可穿戴或植入式設(shè)備的制造技術(shù)。為此，他們開發(fā)出了一種納米工程水凝膠。

研究人員利用二硫化鉬納米中的“原子缺陷”，使其能實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)電性。這些專門設(shè)計(jì)的二硫化鉬納米顆粒充當(dāng)交聯(lián)劑，形成水凝膠，并賦予電子皮膚導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。

研究人員在基于水凝膠的系統(tǒng)內(nèi)引入了“三重交聯(lián)”策略。水凝膠更容易處理和操作，解決了3D打印技術(shù)開發(fā)電子皮膚遇到的一些問題，有助構(gòu)建復(fù)雜的2D和3D電子結(jié)構(gòu)。水凝膠也讓新電子皮膚能更好地順應(yīng)并黏附在動(dòng)態(tài)、潮濕的生物表面上，而這對醫(yī)療保健尤為重要。