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3D打印+纳米技术,为穿戴设备打造灵活又耐用橡胶石墨烯传感器

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。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。

D打印+纳米技术,为穿戴设备打造灵活又耐用橡胶石墨烯传感器"

图片来源:University of Waterloo

“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。”

只有使用最先进的3D打印技术的设备和工艺,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。”

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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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