3D打印＋纳米技术，为可穿戴设备打造灵活又耐用橡胶石墨烯传感器

来源：中国微米纳米技术学会

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研究人员利用3D打印技术和纳米技术，为可穿戴设备制造了一种既耐用又灵活的传感器，可用于从监测生命体征到追踪运动表现等一切情况。这项新技术由滑铁卢大学工程师开发，将硅橡胶与超薄石墨烯层结合在一起形成一种新材料，是制作腕带或跑步鞋鞋垫的理想材料。

图片来源：University of Waterloo

当橡胶材料弯曲或移动时，高导电性的纳米级石墨烯就会产生电信号，这种石墨烯嵌在其设计的蜂窝状结构中。“硅树脂为我们提供了生物监测应用所需的灵活性和耐久性，而添加的嵌入式石墨烯使其成为一种有效的传感器。” 滑铁卢大学多尺度增材制造(MSAM)实验室的研究主任Ehsan Toyserkani说，“这一切都集中在一个单一的部分。”

只有使用最先进3D打印技术——也被称为加法制造——的设备和工艺，才能制造出具有如此复杂内部特征的硅橡胶结构。这种橡胶-石墨烯材料除了具有高导电性外，还具有极高的柔韧性和耐用性。“它可以在最恶劣的环境中使用，即使是在极端的温度和湿度下。”滑铁卢大学工程学博士生、该项目负责人埃尔哈姆达乌迪(Elham Davoodi)说。“它甚至可以能跟你的衣服一起洗。”

这种材料和3D打印工艺使定制的设备能够精确地适合用户的体型，同时与现有的可穿戴设备相比也提高了舒适度，并由于简单而降低了制造成本。Toyserkani是机械和机电工程的教授，他说这种橡胶石墨烯传感器可以与电子元件搭配使用，制成可穿戴设备，记录心率和呼吸频率，记录运动员跑步时施加的力量，让医生远程监控病人，以及其它许多潜在的应用。

来自加利福尼亚大学、洛杉矶分校和英属哥伦比亚大学的研究人员共同参与了这个项目。这项研究的最新系列论文《为可穿戴生物监测制作3D打印超坚固表面掺杂多孔硅传感器》发表在《ACS Nano》杂志上。

原文来源：https://phys.org/news/2020-03-tough-flexible-sensor-wearable-tech.html

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