工程师无需加热即可直接在皮肤上打印可穿戴式传感器

可穿戴式传感器正从手表和电极发展到可弯曲的设备，这些设备可为用户提供更加精确的生物特征测量和舒适度。现在，一个国际研究人员团队通过在不使用热量的情况下直接在人体皮肤上打印传感器，将进化进一步向前迈进了一步。

在宾夕法尼亚州工程科学与力学系的Dorothy Quiggle职业发展教授Huanyu“ Larry” Cheng的带领下，研究小组在ACS Applied Materials&Interfaces上发表了他们的研究结果。

“在本文中，我们报告了一种简单但普遍适用的制造技术，其中使用了新颖的烧结助剂层，可以直接打印在人体传感器上，”第一作者，中国哈尔滨工业大学研究员Ling Zhang说。在郑的实验室里

Cheng和他的同事以前开发了用于可穿戴式传感器的柔性印刷电路板，但是由于传感器中金属组件的粘合过程，直接在皮肤上进行印刷受到了阻碍。该过程称为烧结，通常需要约572华氏度(300摄氏度)的温度才能将传感器的银纳米颗粒粘合在一起。

“在皮肤表面不能承受这样的高温下，很显然，”郑说。“为了克服这一限制，我们提出了一种烧结助剂层，这种层不会伤害皮肤，并且可以帮助材料在较低的温度下烧结在一起。”

通过向混合物中添加纳米颗粒，银颗粒在约212 F(100 C)的较低温度下烧结。

“可以用来在衣服和纸上打印传感器，这很有用，但是它仍然比我们在皮肤温度下的温度还要高。” Cheng说，他指出大约104 F–40 C仍然可以燃烧皮肤组织。“我们改变了辅助层的配方，改变了印刷材料，发现我们可以在室温下烧结。”

室温烧结助剂层由聚乙烯醇糊(可剥离面膜中的主要成分)和碳酸钙(由蛋壳组成)组成。该层减少了印刷表面的粗糙度，并允许形成超薄的金属图案层，可以在保持机电性能的同时弯曲和折叠。在打印传感器时，研究人员使用鼓风机(例如置于凉爽状态的吹风机)去除墨水中用作溶剂的水。

程说：“结果是深远的。” “我们不需要依靠热量来烧结。”

据Cheng称，这些传感器能够精确连续地捕获温度，湿度，血氧水平和心脏表现信号。研究人员还将体感器连接到具有无线传输功能的网络中，以便在信号进行过程中监控信号的组合。

程说，这一过程也是环保的。传感器在温水中可以保持坚固耐用几天，但是热水淋浴会很容易将其移除。

Cheng说：“由于可以移除，不会损坏设备，因此可以回收利用。” “而且，重要的是，去除也不会损害皮肤。这对于敏感皮肤的人(如老年人和婴儿)尤其重要。该设备非常有用，不会给使用它的人或环境造成额外负担。 ”