清華大學(xué)研究出在傳統(tǒng)織物上直接打印柔性電子纖維

在衣物上集成電子器件是可穿戴設(shè)備的一種理想形態(tài),然而構(gòu)成電子設(shè)備的電池組、硬質(zhì)電路等會極大地降低衣物穿著的舒適度。基于此,清華大學(xué)研究人員提出了一種簡單的方法：在傳統(tǒng)織物上直接打印柔性電子纖維。他們通過將自行設(shè)計的同軸噴絲頭集成到3D打印機(jī)上,在織物上實現(xiàn)了功能性皮芯結(jié)構(gòu)纖維的直接打印,并且可靈活制作出各種個性化功能圖案。通過這些智能圖案,還能進(jìn)行能量收集和存儲。相關(guān)論文3月28日發(fā)表于《物質(zhì)》雜志。

清華大學(xué)化學(xué)系張瑩瑩團(tuán)隊利用碳納米管溶液用于制作纖維導(dǎo)電芯層,并利用蠶絲蛋白溶液用于制作纖維介電皮層。蠶絲蛋白和碳納米管墨水通過注射泵連接在裝有同軸噴絲頭的3D打印機(jī)上。兩種打印墨水同時被擠出,并直接在織物基底上形成皮芯結(jié)構(gòu)纖維構(gòu)成的各種個性化定制圖案。

該打印方法在制備電子纖維的同時完成了其在織物上的集成,極大地提高了電子織物的生產(chǎn)效率。該技術(shù)可通過選擇多種墨水組合,將不同的功能單元一次性集成在織物中,為穿戴電子的集成提供了便捷、可規(guī)模化的途徑。不過,這種方法打印的分辨率受限于3D打印機(jī)的機(jī)械移動精度和噴嘴的尺寸。

研究人員表示,未來還可以在3D打印機(jī)上加裝多軸噴絲頭或者具有其他新功能的噴絲頭,從而為3D打印結(jié)構(gòu)帶來更加靈活豐富的組分搭配和結(jié)構(gòu)設(shè)計,實現(xiàn)多功能電子織物的高效制備。