随着智能终端的普及,可以穿戴电子设备展现出巨大的市场前景;传感器作为可穿戴设备最重要的核心部件,也会对未来功能发展产生重要影响。随着传感器向微型化、智能化、网络化与多功能化的方向发展,同时测量多个参数的高集成传感器需要制造工艺和分析技术的创新。印刷技术是实现材料图案化的有效方式,但传统的印刷技术制造精度通常在数十微米,并且需要经过感光刻蚀等复杂、易导致环境污染的工艺,大大限制了其在微纳米器件制造领域的应用。
在国家自然科学基金委、科技部以及中国科学院的大力支持下,中科院化学研究所绿色印刷院重点实验室研究员宋延林课题组近年来致力于推动印刷技术的绿色化和功能化发展,在功能纳米材料的可控组装、精细图案化技术、印刷电子以及器件应用方面开展了系统的研究。
在研究基础上,他们突破传统印刷技术中模板以及精度的局限,利用微米柱阵列作为“印版”,含有纳米颗粒的“油墨”及柔性基材构筑了类似传统印刷过程中“印版、油墨和纸张”的三明治结构。随着溶剂的挥发,气-液-固三相接触线有序收缩,纳米颗粒在基材上组装形成周期以及振幅精确可控的微米乃至纳米尺度的导电曲线阵列,进而得出对微小形变有灵敏电阻响应的传感器。就把传感器贴在被监测者的皮肤上进行数据采集与分析,可以实时监测不同环境和心理条件下人体体表微形变的相关生理反应,如复杂表情识别,而且有望应用于脉搏监测、心脏监护和远程操控等领域。这类型高精度、高灵敏传感器的印刷制造方法突破了传统印刷技术的精度极限,将有力推动印刷制造可穿戴电子以及其它微纳米功能器件的发展与应用。该研究成果作为VIP文章发表在近日出版的《先进材料》(Adv. Mater. 2016, 28, 1369-1374)上。
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