来源:科技日报
洪恒飞 沈是 科技日报记者 江耘
(资料图片仅供参考)
植入生命体的电子器件,可以是柔软而有温度的。记者从西湖大学工学院获悉,该院特聘研究员周南嘉团队开发了一种水凝胶支撑基质和一种银-水凝胶复合导电墨水,在全球范围内首次通过3D打印制备出封装内部电路的一体化水凝胶电子器件,相关研究成果12月20日发表在国际期刊《自然-电子学》上。
“外来”的材料会被人体识别,产生一定的排异反应,比如治疗骨折用的钢钉、种植用的牙齿,乃至材质柔软的人工耳蜗。面对电子器件进入身体后的“尴尬”,水凝胶被科学家寄予厚望,因为它同时具备柔韧性和良好的生物兼容性。
“水凝胶无处不在,比如隐形眼镜、小朋友玩的水晶泥。”周南嘉介绍,传统的水凝胶电子器件,就是用水凝胶把电路“包裹封装”起来,在核心的电路部分,仍然是坚硬的金属。
研究团队此次突破点在于,把水凝胶电子器件中的金属部分也“统一”成水凝胶的状态。
研究团队首先在材料的设计方法上寻找突破,找到了海藻酸钙-聚丙烯酰胺双网络水凝胶并加以改造。据了解,将海藻酸钙和聚丙烯酰胺合成一整块水凝胶的方法,虽然常见但缺少灵活性。研究团队把这两种水凝胶的固化分成了两个独立步骤——先固化海藻酸钙,然后再“打碎”细化成为微凝胶微颗粒。
如此一来,这种凝胶颗粒中除了海藻酸钙,还包含了丙烯酰胺单体、交联剂和自由基引发剂,粒径在20微米左右,可以作为3D打印的“支撑基质”。打印完成后,可再通过加热引发聚丙烯酰胺的固化,让电子器件最终定型。
水凝胶导电墨水制备过程示意图(a)与水凝胶导电墨水打印示意图(b) 科研团队供图
微凝胶颗粒是流体状态的,可以作为用来打印电子器件的“基质”,那能否通过改造,让这种微凝胶颗粒可以导电,用来打印电子器件的电路部分?经过反复试验,研究人员找到了突破点——将微凝胶颗粒与少量微米银片以及添加剂混合,制成导电墨水材料。这种导电水凝胶墨水可以通过嵌入式打印的方法,在微凝胶颗粒的基质中自由构建具有三维结构的柔性电路。
在此基础上,研究团队制备了可用于提供电刺激的全水凝胶电极,可以通过简单的手术缠绕在小鼠的坐骨神经上。在1Hz频率的脉冲式电压刺激下,3D打印电极可在低达100mV的电压下引起小鼠腿部的规律大角度运动。作为对照的离子导电水凝胶的电极,在250mV的驱动电压作用下也只可勉强引发小鼠腿部微小的运动。
西湖大学博士后、论文第一作者惠岳表示,这一套技术方法,可以在个性化定制可植入电子器件领域发挥重要作用。
关键词: 电子器件
明朝十六位皇帝列表 明朝历代帝王简历
明朝(1368年 —1644年 )是中国历史上最后一个由汉族建立的大一统王朝,共传十六帝,享国二百七十六年。 明代是中华继汉唐之后的又一黄金...
何不食肉糜是什么意思?成语何不食肉糜典故
何不食肉糜的字面意思是:为什么不吃肉粥呢。◆◆【讲解】这个成语通常用作贬义,比喻对事物没有全面认知,也指没有亲身经历过的人对别...
西热力江批球员浪费水CBA回应 cba西热力江最近情况
CBA常规赛第37轮西热力江批球员浪费水CBA回应,吉林主场迎战广州西热力江批球员浪费水CBA回应,比赛末节5分35秒,吉林中锋李安重伤倒地,比
岳阳楼在哪个省哪个市?岳阳楼的历史简介
岳阳楼在哪个省哪个市?解答:1、岳阳区所属城市:湖南省岳阳市。2、岳阳楼,位于湖南省岳阳市岳阳区洞庭北路,位于岳阳古城西门城墙上,紧
响水县的历史文化介绍 江苏响水怎么样?
响水县的历史文化?江苏响水怎么样?响水(Xiangshui),它是江苏省盐城市所辖的县之一。位于长江三江北部,江苏东北沿海,位于连云港、淮安、
关于我们 加入我们 联系我们 商务合作 粤ICP备18023326号-32
中国创氪网 www.chuanganwang.cn 版权所有
投稿投诉联系邮箱:85 572 98@qq.com