水凝胶(一种聚合物材料在动物组织相似性,彻底改变了生物医学技术通过使用3 d印刷电子产品。他们独特的性质使其适合广泛的生物医学应用。
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在本文中,我们讨论的方法用于3 d打印水凝胶,相关的挑战,和有前途的新的研究结果,打开新的可能性为3 d hydrogel-printed电子产品的应用。
水凝胶是什么?
水凝胶材料属性类似于生物组织亚博网站下载,使它们适合在医疗设备中使用。water-swollen和交联的聚合物网络可以保持水在他们的结构的一个重要部分,但也不溶于水。
他们有一定程度的灵活性与自然组织由于其含水量大,已被用于广泛的生物医学应用。
3 d打印水凝胶的方法
3 d打印技术革新我们创造和生产产品的方式,从假肢到航空航天部件。一些常见的技术用于3 d打印水凝胶包括:
Extrusion-based 3 d打印:该方法包括挤压水凝胶的解决方案通过一个喷嘴来创建一个三维结构。这种技术通常用于印刷粘度高的水凝胶,如海藻酸和明胶。
有限元:这种方法使用激光选择性治疗光敏水凝胶前体,创建一个三维结构。它通常用于印刷水凝胶与高分辨率和精度,如PEGDA水凝胶。
喷墨印刷:该方法使用喷墨打印机存款水凝胶溶液的滴到衬底上,创建一个三维结构。它也用于高分辨率和精度。
生物打印:这种方法使用了一个3 d打印机存款细胞和水凝胶在一起来创建三维结构,这种技术通常用于组织工程。
这些只是几个例子的各种技术被用于3 d打印水凝胶。具体的方法将取决于水凝胶的性质和所需的最终结构(Puza里恩坎普这样说道,2022)。
创建一个三维矩阵与水凝胶的挑战
创建复杂的3 d电路在水凝胶矩阵在过去是一个具有挑战性的任务。水凝胶,这通常是高度吸收剂和膨胀,以应对环境的变化,可以让它难以维护3 d电路的结构完整性。
他们通常也软弱机械,可很难用高精度创建复杂的3 d结构。此外,大多数水凝胶不导电,这使得它很难把电活性材料,如金属或半导体到水凝胶矩阵。亚博网站下载缺乏技术可以集成多个材料成水凝胶矩阵也在创造3 d电路是一个挑战。亚博网站下载
方法克服挑战的3 d打印电子水凝胶
常见的方法包括开发新水凝胶配方,使用新型导电材料,直接装配,和杂交。亚博网站下载大多数都是在研究和开发的早期阶段,并需要更多的工作来优化这些技术,使它们适合实际应用。
根据最近发表的研究自然电子杂志,研究人员通过克服这些挑战可以治愈的hydrogel-based支持矩阵,一个可伸缩的silver-hydrogel墨水,和嵌入式3 d打印(EM3DP)。
支持矩阵有一个屈服应力流体行为,这意味着产生的剪切力3 d打印机喷嘴创建一个临时的液体状态,允许精确放置silver-hydrogel墨水电路和电子元件。印刷后,整个矩阵和嵌入式电路被治愈在60摄氏度形成柔软和可伸缩的整体水凝胶电子产品。
这个过程中使用的导电油墨表现出高电导率的约1.4×103 cm - 1。这个3 d印刷方法,研究人员能够创建应变传感器,电感器和生物电极。
这些研究结果的意义是什么?
本文描述的方法不同于其他方法之前开发的3 d打印水凝胶在几个关键方面。首先,该方法使用一个治愈hydrogel-based支持矩阵,这允许准确放置silver-hydrogel墨水在矩阵电路和电子元件。此外,EM3DP从未用于水凝胶电子制造方法。
这是一个重大的改进现有方法,已创建的难度挑战复杂的三维电路封装在一个水凝胶矩阵。
其次,该方法使用可伸缩的silver-hydrogel墨水,允许创建柔软和可伸缩的整体水凝胶电子产品。这是一个重大的改进现有方法,有限的材料和制造方法。亚博网站下载
最后,该方法使用一个高电导性墨水,展品的电导率约1.4×103 cm - 1,对油墨的导电率的改进之前的流程中使用。
实际应用3 d打印的水凝胶的电子产品
这项新研究的实际应用是庞大且多样。这种方法允许创建可定制的3 d电路,可用于各种生物医学应用。这包括创建应变传感器、电感器、生物电极,和植入式设备来监控和治疗各种疾病。
他们也可以用于创建柔软的机器人,它可以用在各种各样的应用,如康复、假肢和医疗设备。
结论
3 d打印能力的水凝胶电子是电子领域的重大突破。它打开了一个全新的世界的可能性创建定制的三维电路,可用于各种各样的应用程序,包括医疗设备和柔软的机器人。
这项新的研究是真正激动人心的潜力,和科学家将继续推动的边界与水凝胶电子什么是可能的。
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引用和进一步阅读
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