印刷电子

纳米科学与添加剂制造技术的交叉，催生了印刷电子和柔性电子的新领域。这一有趣的研究领域解决了新型材料和制造技术向更广泛和改进设计的柔性电子器件发展的挑战。本工作介绍了利用3D打印碳纳米管基纳米复合材料制备一种低成本、简易的柔性压阻式压力传感器。用于材料开发的碳纳米管是分散在聚二甲基硅氧烷( PDMS )预聚体中的多壁碳纳米管( MWCNT )。传感器采用直接油墨写入( DIW )技术(又称robocast )制作。将MWCNT - PDMS复合材料直接印制在聚二甲基硅氧烷基片上。然后根据传感器对负载的电阻变化来检测传感器的响应。该传感器在较宽的压力范围内(最高可达1132 k Pa )表现出较高的灵敏度( 6.3Ω / k Pa )，前期工作对MWCNT- PDMS复合材料的最高观测测量范围为40 k Pa。所制备的MWCNT- PDMS复合材料也被印制成高分辨率的三维形状，即使经过热处理仍然保持其形态。3D打印在柔性传感器制造中的可能性使得设计自由灵活，结构复杂，在运动、汽车和生物医学等领域的可穿戴或植入式电子中得到广泛应用。

可拉伸导体是软电子学中的关键部件之一，可使电子器件和传感器在弹性基板上无缝集成。其独特的机械柔韧性和可伸展性优势，使得各种可穿戴的生物电子器件能够适应曲面的皮肤表面，用于长期的健康监测应用。这里，我们报道了一种基于聚( 3，4 -乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐( PEDOT：PSS )的可拉伸聚合物共混物，该共混物可以采用喷墨打印工艺进行图形化，同时具有较低的方块电阻和容纳较大的机械变形。我们系统地研究了各种极性溶剂添加剂对PEDOT和PSS晶粒相分离的影响，通过促进PEDOT网络中电荷的跃迁，改变PEDOT链的构象，从而改善膜的电学性能。在原PEDOT：PSS水溶液中加入5wt %乙二醇可得到最优的油墨配方，其方块电阻可低至58Ω /□，将上述溶液与软聚合物聚环氧乙烷( PEO )共混也可得到弹性，喷墨打印成型的PEDOT：PSS / PEO聚合物共混薄膜方块电阻低至84Ω /□，可抵抗高达50 %的拉伸应变，电性能变化不大。由于其良好的导电性和弹性，我们进一步证明了在薄的聚二甲基硅氧烷( PDMS )衬底上使用聚合物共混作为可拉伸的互连线和可拉伸的干电极用于光电容积描记( PPG )和心电图( ECG )记录的应用。本工作展示了印刷型可拉伸导电聚合物在低成本可穿戴传感器贴片中用于智能健康应用的潜力。