湖(hu)南(nan)大(da)學王兆(zhao)龍課(ke)題組(zu)：3D打(da)印(yin)超抗凍(dong)多(duo)功能柔(rou)性(xing)電(dian)子器件

柔(rou)性(xing)電(dian)子作為壹種(zhong)新興的(de)電(dian)子技術，以(yi)其(qi)*的(de)柔性(xing)/延(yan)展性(xing)（彎(wan)曲、折(zhe)疊、扭轉(zhuan)、壓縮(suo)或拉(la)伸）和高靈(ling)敏特(te)性(xing)，在(zai)信息、醫療(liao)等(deng)領域具(ju)有廣泛(fan)應(ying)用(yong)前(qian)景，如(ru)電(dian)子皮(pi)膚(fu)、柔性(xing)屏、腦(nao)機接(jie)口(kou)等(deng)。水凝(ning)膠材料以其獨(du).有的(de)特(te)性(xing)（柔性(xing)、導電(dian)性(xing)、高拉(la)伸性(xing)）在(zai)柔性(xing)電(dian)子領域被(bei)廣泛(fan)研究和使(shi)用(yong)。采(cai)用(yong)諸如(ru)光(guang)學光(guang)刻(ke)、微(wei)接(jie)觸印刷(shua)等(deng)微(wei)納(na)制(zhi)造(zao)技術可實現(xian)圖(tu)案(an)化(hua)水(shui)凝(ning)膠柔性(xing)電(dian)子器件的(de)制(zhi)造(zao)，但是(shi)上(shang)述(shu)技(ji)術加工步驟復(fu)雜(za)、加工成(cheng)本(ben)高、幅(fu)面(mian)較小(xiao)，難(nan)以實(shi)現(xian)復雜(za)三維(wei)結構信號(hao)強化(hua)效(xiao)應(ying)。微(wei)納(na)3D打(da)印(yin)技(ji)術很(hen)好地平衡(heng)制(zhi)造(zao)成(cheng)本(ben)、加工精(jing)度(du)和幅面(mian)的(de)問(wen)題，可快(kuai)速(su)制(zhi)造(zao)並成(cheng)型(xing)任(ren)意(yi)形(xing)狀(zhuang)和定(ding)制(zhi)設(she)計的(de)水凝(ning)膠跨尺(chi)度(du)結構，而且(qie)，對水(shui)凝(ning)膠進(jin)行(xing)圖(tu)案(an)化(hua)設(she)計可進壹(yi)步提高(gao)柔性(xing)電(dian)子器件的(de)靈(ling)敏性(xing)；同(tong)時(shi)通(tong)過對水(shui)凝(ning)膠的(de)性(xing)能諸如(ru)自(zi)粘(zhan)附、導(dao)電(dian)、抗凍(dong)等(deng)性(xing)能的(de)優(you)化，可拓(tuo)展水(shui)凝膠柔(rou)性(xing)電(dian)子的(de)應(ying)用(yong)範(fan)圍，如自(zi)粘(zhan)附電(dian)子、極.端溫(wen)度(du)環(huan)境工作的(de)柔性(xing)器件等。

近(jin)日，湖(hu)南(nan)大(da)學王兆(zhao)龍、段(duan)輝高(gao)教授與上(shang)海(hai)交(jiao)通大(da)學鄭平院士合(he)作，基(ji)於(yu)面(mian)投影(ying)微(wei)立(li)體(ti)光(guang)刻(ke)技(ji)術，采(cai)用(yong)摩(mo)方(fang)精(jing)密(mi)（BMF）超高精(jing)度(du)光(guang)固(gu)化(hua)3D打(da)印機nanoArch S/P140，通(tong)過引入粘(zhan)附性(xing)的(de)光(guang)固(gu)化(hua)單(dan)體及材(cai)料配比優(you)化，設(she)計了水凝膠諸如(ru)強粘(zhan)附性(xing)、導電(dian)性(xing)和抗凍(dong)性(xing)等性(xing)能。通(tong)過水凝膠(jiao)的(de)結構設(she)計提高(gao)運(yun)動信號(hao)監(jian)測的(de)應(ying)變(bian)靈(ling)敏度(du)，實現(xian)寬(kuan)範(fan)圍的(de)運(yun)動信號(hao)傳(chuan)感。作(zuo)者設(she)計3D打(da)印(yin)水凝(ning)膠柔性(xing)電(dian)極采(cai)集人體(ti)的(de)肌(ji)電(dian)信號(hao)，將(jiang)水凝膠柔(rou)性(xing)電(dian)極采(cai)集的(de)肌(ji)電(dian)信號(hao)作(zuo)為用(yong)戶界(jie)面控(kong)制(zhi)機械手的(de)同(tong)步運(yun)動，以準確的(de)完(wan)成(cheng)彈(dan)奏不(bu)同(tong)音(yin)符(fu)的(de)動作(zuo)，甚(shen)至可以控(kong)制(zhi)-80℃低(di)溫(wen)環(huan)境下(xia)機械手的(de)運(yun)動。該(gai)工作(zuo)引入微尺(chi)度(du)3D打印(yin)技(ji)術使(shi)得(de)復雜(za)3D結構多(duo)功能柔(rou)性(xing)電(dian)子和復雜(za)人(ren)機接(jie)口(kou)的(de)快(kuai)速(su)制(zhi)造(zao)成(cheng)為(wei)可能。文(wen)章以“3D printed super-anti-freezing self-adhesive human-machine interface"為題(ti)發表在(zai)Materials Today Physics上。

該(gai)工作(zuo)得(de)到了國(guo)家自(zi)然科(ke)學基(ji)金(jin)、湖(hu)南(nan)省優(you)秀青年(nian)基(ji)金(jin)、廣東(dong)省重(zhong)點(dian)研發計劃，長沙(sha)市科(ke)技局等基(ji)金(jin)支持。

圖(tu)1 面(mian)投影(ying)微(wei)立(li)體(ti)光(guang)刻(ke)技(ji)術（摩(mo)方(fang)精(jing)密(mi)，nanoArch S/P140）原(yuan)理(li)及水(shui)凝膠(jiao)材料(liao)設(she)計，利用(yong)共(gong)價(jia)鍵(jian)交聯和氫鍵(jian)網(wang)絡(luo)結合優(you)化水凝膠性(xing)能

圖(tu)2 3D打(da)印(yin)水(shui)凝(ning)膠諸如(ru)超拉(la)伸、強粘(zhan)附、抗凍(dong)等(deng)性(xing)能設(she)計

圖(tu)3 基(ji)於(yu)面(mian)投影(ying)微(wei)立(li)體(ti)光(guang)刻(ke)技(ji)術加工跨尺(chi)度(du)結構的(de)水凝(ning)膠制(zhi)備(bei)高靈(ling)敏度(du)的(de)應(ying)變(bian)傳(chuan)感器，用(yong)於(yu)監(jian)測寬範(fan)圍的(de)人體(ti)運(yun)動信號(hao)

圖(tu)4 基(ji)於(yu)面(mian)投影(ying)微(wei)立(li)體(ti)光(guang)刻(ke)技(ji)術加工水(shui)凝膠(jiao)用(yong)於(yu)肌(ji)電(dian)信號(hao)的(de)采(cai)集，將采(cai)集的(de)肌(ji)電(dian)信號(hao)作(zuo)為人機接(jie)口(kou)控(kong)制(zhi)機械手的(de)同(tong)步運(yun)動，以完(wan)成(cheng)彈(dan)奏不(bu)同(tong)音(yin)符(fu)、甚(shen)至低(di)溫(wen)環(huan)境的(de)動作(zuo)控制(zhi)