湖(hu)南大(da)學：3D打(da)印超抗(kang)凍(dong)多功(gong)能柔(rou)性電子(zi)器(qi)件

柔(rou)性電子(zi)作為壹(yi)種(zhong)新(xin)興(xing)的(de)電子(zi)技(ji)術，以(yi)其(qi)*的(de)柔(rou)性/延(yan)展性（彎(wan)曲、折(zhe)疊、扭轉(zhuan)、壓縮(suo)或拉(la)伸）和高靈(ling)敏特性，在信(xin)息(xi)、醫(yi)療等(deng)領域具有廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)前景，如電子(zi)皮膚、柔(rou)性屏(ping)、腦機(ji)接(jie)口(kou)等(deng)。水(shui)凝(ning)膠材(cai)料(liao)以(yi)其(qi)獨.有的(de)特(te)性（柔(rou)性、導(dao)電性、高拉(la)伸性）在柔(rou)性電子(zi)領域被廣泛研(yan)究(jiu)和(he)使用(yong)。采(cai)用(yong)諸(zhu)如光(guang)學(xue)光(guang)刻、微接(jie)觸(chu)印刷等(deng)微(wei)納(na)制(zhi)造(zao)技(ji)術可(ke)實(shi)現圖(tu)案化水凝(ning)膠柔(rou)性電子(zi)器(qi)件的(de)制(zhi)造(zao)，但(dan)是(shi)上述技(ji)術加工步驟復雜、加(jia)工成本高、幅(fu)面較(jiao)小(xiao)，難以(yi)實(shi)現復雜(za)三維結(jie)構(gou)信(xin)號(hao)強(qiang)化效應(ying)。微(wei)納3D打(da)印技(ji)術很好(hao)地(di)平衡(heng)制(zhi)造(zao)成本、加工精(jing)度(du)和(he)幅面的(de)問題，可(ke)快速(su)制(zhi)造(zao)並成型任意形狀(zhuang)和定制(zhi)設(she)計的(de)水(shui)凝(ning)膠跨尺(chi)度(du)結(jie)構(gou)，而且(qie)，對水(shui)凝(ning)膠進(jin)行圖(tu)案化設計可(ke)進(jin)壹(yi)步提高柔(rou)性電子(zi)器(qi)件的(de)靈(ling)敏性；同(tong)時通過(guo)對水(shui)凝(ning)膠的(de)性(xing)能諸(zhu)如自粘附、導(dao)電、抗凍(dong)等(deng)性(xing)能的(de)優(you)化，可(ke)拓(tuo)展水凝(ning)膠柔(rou)性電子(zi)的(de)應(ying)用(yong)範圍(wei)，如自粘附電子(zi)、極.端溫(wen)度(du)環境(jing)工作(zuo)的(de)柔(rou)性器(qi)件等(deng)。

近(jin)日(ri)，湖(hu)南大(da)學王(wang)兆(zhao)龍(long)、段輝高教(jiao)授(shou)與(yu)上海(hai)交(jiao)通大學鄭(zheng)平(ping)院士(shi)合(he)作，基(ji)於面(mian)投(tou)影(ying)微立體(ti)光(guang)刻技(ji)術，采(cai)用(yong)摩方精密（BMF）超高精(jing)度光(guang)固化(hua)3D打(da)印機(ji)nanoArch S/P140，通(tong)過(guo)引入(ru)粘(zhan)附性(xing)的(de)光(guang)固化(hua)單體(ti)及(ji)材(cai)料(liao)配比(bi)優(you)化，設計了水凝(ning)膠諸如強粘附性(xing)、導(dao)電性和抗凍(dong)性(xing)等(deng)性(xing)能。通(tong)過(guo)水凝(ning)膠的(de)結(jie)構(gou)設(she)計提高運(yun)動信號監測(ce)的(de)應(ying)變靈(ling)敏度(du)，實(shi)現寬範(fan)圍的(de)運(yun)動信號(hao)傳(chuan)感。作(zuo)者設(she)計3D打(da)印水凝(ning)膠柔(rou)性電極采(cai)集(ji)人(ren)體(ti)的(de)肌電信號，將(jiang)水凝(ning)膠柔(rou)性電極采(cai)集(ji)的(de)肌電信號作為(wei)用(yong)戶(hu)界(jie)面(mian)控(kong)制機(ji)械(xie)手的(de)同(tong)步運動，以(yi)準(zhun)確的(de)完(wan)成彈奏(zou)不(bu)同(tong)音符(fu)的(de)動(dong)作，甚(shen)至可(ke)以(yi)控(kong)制-80℃低溫環境(jing)下(xia)機(ji)械(xie)手的(de)運(yun)動。該工作(zuo)引(yin)入(ru)微(wei)尺(chi)度(du)3D打(da)印技(ji)術使得(de)復雜(za)3D結構(gou)多功(gong)能柔(rou)性電子(zi)和復雜人機(ji)接(jie)口(kou)的(de)快速(su)制(zhi)造(zao)成為可(ke)能。文(wen)章以(yi)“3D printed super-anti-freezing self-adhesive human-machine interface"為(wei)題發表(biao)在Materials Today Physics上。

原文(wen)鏈(lian)接(jie)：https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2021.100404

該(gai)工作(zuo)得(de)到了(le)國家(jia)自(zi)然科學基(ji)金、湖(hu)南省優(you)秀青年(nian)基(ji)金、廣(guang)東(dong)省重(zhong)點(dian)研(yan)發計劃(hua)，長沙(sha)市科技(ji)局(ju)等(deng)基(ji)金支(zhi)持。

圖(tu)1 面投(tou)影(ying)微立體(ti)光(guang)刻技(ji)術（摩方精密，nanoArch S/P140）原(yuan)理及(ji)水凝(ning)膠材(cai)料(liao)設計，利用共價(jia)鍵交(jiao)聯和氫鍵網(wang)絡結合(he)優化水凝(ning)膠性能

圖(tu)2 3D打(da)印水凝(ning)膠諸如超拉(la)伸、強粘附、抗(kang)凍(dong)等(deng)性(xing)能設(she)計

圖(tu)3 基(ji)於面(mian)投(tou)影(ying)微立體(ti)光(guang)刻技(ji)術加工跨(kua)尺(chi)度(du)結構(gou)的(de)水(shui)凝(ning)膠制備(bei)高靈(ling)敏度的(de)應(ying)變傳(chuan)感器(qi)，用於監測(ce)寬(kuan)範圍(wei)的(de)人(ren)體運動(dong)信號(hao)

圖(tu)4 基(ji)於面(mian)投(tou)影(ying)微立體(ti)光(guang)刻技(ji)術加工水(shui)凝(ning)膠用於(yu)肌電信號的(de)采(cai)集(ji)，將(jiang)采(cai)集(ji)的(de)肌電信號作為(wei)人(ren)機(ji)接(jie)口(kou)控(kong)制(zhi)機(ji)械(xie)手的(de)同(tong)步運動，以(yi)完(wan)成彈奏(zou)不(bu)同(tong)音符(fu)、甚(shen)至低溫環境(jing)的(de)動(dong)作控制(zhi)