水凝膠新型3D列印技術  改善高成本缺點

編譯/高晟鈞

水凝膠,是一種遇水會凝固成膠狀物的物質;廣義而言,我們平常吃的仙草、燕窩、或是施打的玻尿酸都屬於水凝膠的一種。狹義而言,在科學領域所指的水凝膠大多屬於化學性水凝膠,主要用於生物醫學和醫療等材料平台。

過去十年來,工程師和材料學家致力於軟水凝膠電子設備的開發,包括生物醫學傳感器、藥物運送設備和人造組織等;然而,這些設備的生產成本十分昂貴,也是目前技術普及所遇到的主要困境。

研究團隊開發出利用水凝膠支撐基質和可拉伸銀製水凝膠墨水的3D列印技術,透過銀的可導電性與水凝膠的支撐形成一種柔軟且可拉伸的電子設備。示意圖:RF123

近期,由西湖大學周南嘉博士領銜的研究團隊,於Nature Electrons上發表了一篇論文,他們開發了一種新型基於軟水凝膠材料的3D列印技術,可以改善以往生產成本過高的缺點。

目前市面上大多軟性電子設備,都是由基於柔軟的彈性聚合物製成;然而,有許多研究證實,水凝膠製成的電子設備更接近人體結構,可以降低免疫反應發生的風險。

研究團隊開發了一種利用水凝膠支撐基質和可拉伸銀製水凝膠墨水的3D列印技術,透過銀的可導電性與水凝膠的支撐形成一種柔軟且可拉伸的電子設備。他們發現,銀導電填料與水凝膠顆粒的結合會在3D列印產品中形成隔離結構,進而增加其導電性;並藉此開發出多種高效能的傳感器和生物電極;更為重要的是,這種3D列印技術的生產成本遠低於以往的軟性電子設備。

研究團隊通過3D打印技術與LED和芯片組件集成的水凝膠電子設備,為各種水凝膠電子設備的製造奠定了良好的基礎。作者表示,他們現在仍盡力尋找更好的材料優化方法,例如具分離結構的油墨導電系統的研究,可能可以進一步提升水凝膠裝備的導電性。

資料來源:TechXplore

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