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3D打印机将电子纤维打印到衣物上的可行性研究

导读: 可穿戴电子产品的潜力远远超过智能手表,但我们目前对电池组和电路板的选择并不能成为最舒适的电子袜。由我国科学家开发的一种解决方案是在过渡纺织品或衣服上打印柔性纤维。例如,他们在织物上打印的图案可以收集和储存电力。

这幅示意图中展示了用于能源管理的智能服装及其性能。插图(i)显示了一个智能网格线图案的输出ISC密度,该图案印在衬衫的腋下袖子上,是手臂运动产生的。插图(ii)是电力系统的整流电路图,插图(iii)显示了智能模式的校正输出ISC密度。

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他们打印的图案可以收获并将电力储存到织物上。使用配有同轴针头的3D打印机,他们在布料上绘制图案、图片和字母,使其能够将运动转化为能量。这一进展出现在3月27日出版的《物质》杂志上,这是一本来自出版商Cell出版社的新材料科学期刊。

清华大学化学系教授张莹莹(音译)说:“他们使用一台装有自制同轴喷嘴的3D打印机直接在纺织品上打印纤维,并证明它可以用于能源管理。提出了一种同轴喷嘴方法,因为单轴喷嘴一次只允许打印一种墨水,因此极大地限制了打印结构的成分多样性和功能设计。”

张和她的同事使用两种墨水制作了他们的第一批3D打印电子纺织品,一种碳纳米管溶液,用于构建纤维的导电芯和用于绝缘护套的蚕丝(尽管其他实验室可以选择调整柔韧性、生物相容性和防水性的材料)。将填充有墨水的注射注射器连接到同轴喷嘴,该同轴喷嘴固定在3D打印机上。这些用于绘制客户设计的模式,例如PRINTING中文是打印,英文单词SILK和鸽子的图片。

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这种方法不同于将电子元件(如LED纤维)手工缝制到织物中的其他组,但这些多步骤过程需要耗费大量的人力和时间。使用3D打印机的优势在于,它可以在一个步骤中为织物构建多种功能。因为喷嘴与现有的3D打印机兼容,并且可以互换部件,因此这种方法既便宜又易于缩放。但是,一个缺点是,打印的分辨率仅限于3D打印机的机械运动精度和喷嘴的尺寸。

张莹莹教授表示:"他们希望这项工作将激励其他人建造其他类型的3D打印机喷嘴,这些喷嘴可以生成具有丰富成分和结构多样性的设计,甚至可以集成多个同轴喷嘴,可以一步生成多功能电子纺织品。长期目标是设计具有前所未有特性的灵活、可穿戴的混合材料和电子产品,同时开发具有集成功能的智能可穿戴系统的实际生产的新技术,例如传感、驱动、通信和等等。”

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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