一组研究人员最近在《华尔街日报》发表了一篇论文ACS材亚博网站下载料信证明使用液态金属的可行性细致的可穿戴电子产品来实现长期穿着舒适。
研究:高度渗透和Ultrastretchable液态金属对Skin-Attachable细致的电子产品。图片来源:raulpd / Shutterstock.com
背景
柔性电子设备被认为是下一代的转换技术可穿戴电子产品,因为他们有能力在一个稳定的方式在不同的机械运动如拉伸、扭转、弯曲。这些变形类型的电子设备受到了相当大的关注由于其潜在的应用在人机接口。
在这些应用程序中,skin-attachable电极通常被认为是必要的组件建立稳定、保形接口与人体诱导电刺激和获得的生理信号。
目前,柔性电子设备建立在弹性体电影有限的透湿性。人体不断失去水从皮肤实现温度调节。然而,弹性体基质的电子设备连接很容易中断过程,导致不适,当设备长期穿。
这个问题可以解决使用电子纺织品(e-textiles)以多孔微结构弹性体基质。这些纺织品可以作为一个合适的替代弹性体由于其特殊的透气性。
可伸缩的导体通常作为e-textiles使材料。亚博网站下载不同导电纳米结构已经装配在个人纺织纤维保持多孔微结构的纺织品。尽管导电纺织品显示良好的电导率在放松的情况下,他们往往降低在高强度压力下由于分层或骨折的导电网络。
液态导体电极适用于创建兼容的固有的可变形固体复合材料相比。液态导体,−铟镓共晶(EGaIn),镓基液态金属合金,是特别有吸引力的由于其良好的生物相容性和高导电性。
虽然几个方法,如喷雾沉积和直接的墨水书写,是用于构造图案的液态金属特性可伸缩元件,金属的特性由这些方法常常作为液体和气体的令人费解的壁垒。
为了克服这个限制,一个两步加工过程可以遵循,涉及液态金属沉积在纺织品和合成样品的后续激活非常大的拉伸变形。
这个过程将液态金属涂层转换成是因为形态、提高整体渗透率和穿着舒适。然而,多孔液态金属导体与少是不兼容的可伸缩的纺织品。
这项研究
在这项研究中,研究者合成液态金属在一个实际上电纺超细纤维纺织品作为ultrastretchable细致的和高度渗透的导体。
四氢呋喃(四氢呋喃)、二甲苯、N, N-dimethylformamide (DMF),氢氧化钠(氢氧化钠)、氢化styrene-ethylene-butylene-styrene弹性体(实用),一个各向异性导电薄膜,EGaIn被用作起始材料。亚博网站下载
实用颗粒混合物中含有四氢呋喃溶解,DMF,二甲苯,合成解决方案都是到20毫升注射器20 G不锈钢针。注射器被放置在一个计算机控制的双轴机动线性翻译阶段。高12 kV电压被应用于针的距离从铝箔收集器18厘米。最终的解决办法是美联储在600µl分钟注射泵1创建实用10.0±0.9μm直径的超细纤维。随后组装到一个大面积超细纤维非织造织物由于阶段的横向往复运动。
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100海里/ 10纳米铜/铬(铜/ Cr)层沉积在实用microtextile通过热蒸发方法。的金属化microtextile当时在乙醇中浸泡去除空气被困在它和淹没成氢氧化钠水溶液。随后,液态金属是dropcasted超细纤维纺织品和传播,由此而来的样本受到高速旋转的旋转涂布机60年代获得均匀的液态金属涂层。在细致的任意模式是由通过减去制造选择性激光消融。
润湿特性和阻力是由接触角测角仪和量化GW Instek傻子- 805毫欧姆计,分别。一个日本岛津公司AGS-X万能试验机配有50 N加载单元是用来评估机械性能,而水蒸气渗透率属性评估根据ASTM e96 - 95标准的指导方针。
研究人员还捏造skin-attachable电极和一个多功能电子贴片和评估他们。
观察
弹性超细纤维纺织品和液态金属细致的制作成功。合成纤维的多孔形态促进了高导磁率相比,标准的纺织品。纤维也提供了一种irritation-free体验和舒适当长期附着在皮肤。
显示的液态金属细致的低表面电阻的0.38Ω/平方,机电、持久性和高于1000%的超高拉伸性压力。无掩模的和简单的模式是通过选择性激光消融。
多功能电子贴片是成功实现,显示真实细致的适用性。此外,细致的还演示了一个稳定的和保形界面皮肤,导致较低的接触阻抗电刺激和电生理记录。
总而言之,这项研究的结果显示了液态金属的可行性细致的作为合适的导体构造透气和可伸缩的形式的电子设备,可以与人体的无缝集成。
源
张,J。张,M。王,S。等。高度渗透和Ultrastretchable液态金属对Skin-Attachable细致的电子产品。ACS材亚博网站下载料信2022年。https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs亚博网站下载materialslett.1c00763
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