3D打印机将电子纤维打印到衣物上的可行性研究

2019-04-03 08:34

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。

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。

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。”