研究者們成功將可水洗、可彎曲且透氣性好的電子電路印在了布料上，為智能紡織品和可穿戴電子設(shè)備開啟了新的可能。 這種電路由廉價(jià)、安全且環(huán)保的油墨制成，使用普通噴墨打印技術(shù)即可打印。 該研究結(jié)果刊登在《自然通訊》（Nature Communications）雜志上。

劍橋大學(xué)的學(xué)者們與意大利和中國(guó)的同事在該領(lǐng)域展開合作，并演示了將石墨烯（一種二維形式的碳）和其它二維材料構(gòu)成的油墨直接印制在布料上形成集成電路的過程。 這種新型的紡織品電子設(shè)備藉助低成本的噴墨打印技術(shù)，并使用標(biāo)準(zhǔn)的加工技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。 該布料穿著舒適，可在普通洗衣機(jī)中水洗20次。

學(xué)術(shù)界早期曾經(jīng)對(duì)用于印刷電子材料的石墨烯墨水的配方進(jìn)行過開發(fā)，在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了低沸點(diǎn)墨水，可直接印刷在聚酯纖維織物上。 此外，團(tuán)隊(duì)成員還發(fā)現(xiàn)，調(diào)整纖維的粗糙程度能夠改進(jìn)被印刷的設(shè)備的性能。 通過這一過程，研究者們不僅做出了單晶體管，而且還設(shè)計(jì)出了結(jié)合主動(dòng)和被動(dòng)組件的集成電路。

目前的大多數(shù)可穿戴電子設(shè)備都依賴于安裝在塑料、橡膠或紡織品上的堅(jiān)硬的電子原件。 多數(shù)情況下，這些設(shè)備和皮膚的兼容性非常差，在清洗時(shí)會(huì)被損壞，并且因?yàn)椴煌笟舛┥先ンw感不佳。

「其它用來打印電子設(shè)備的墨水通常包含有毒溶劑，并不適合穿戴。 我們的墨水不僅廉價(jià)、安全、環(huán)保，而且只需將不同的二維材料印在布料上，就可以組合成為電子電路，」該論文的第一作者、來自劍橋石墨烯中心的Felice Torrisi博士說。

「數(shù)字紡織品印刷技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)了幾十年，可將簡(jiǎn)單的染料印在織物上，但我們的研究第一次證明，該技術(shù)亦可將整個(gè)電子集成電路印在紡織品上。 」該論文的另一作者說。 「盡管我們演示的只是非常簡(jiǎn)單的集成電路，但這一過程具有可擴(kuò)展性，在可穿戴電子設(shè)備的技術(shù)開發(fā)上，就其復(fù)雜性和性能而言，不存在根本性的障礙。 」

被印刷的原件可彎曲且可水洗，這些是可穿戴電子設(shè)備最基本的使用要求。

該研究為二維材料油墨開創(chuàng)了若干商業(yè)機(jī)會(huì)，包括個(gè)人健康和保健技術(shù)、可穿戴能源采集和儲(chǔ)存、軍裝、可穿戴計(jì)算等。

「將紡織纖維變成功能性的電子原件，這開啟了從醫(yī)療保健到物聯(lián)網(wǎng)的一系列全新的應(yīng)用。 」Torrisi說。 「感謝納米技術(shù)，將來我們的衣服上就有基于紡織品的電子設(shè)備，比如顯示器或傳感器，并能與之互動(dòng)。 」

使用石墨烯和其它相關(guān)2D材料油墨來制造電子原件和設(shè)備，并將其結(jié)合在布料和紡織品上，這在智能紡織品行業(yè)的新技術(shù)開發(fā)上處于中心地位。 

2017-12-07  來源：EEFOCUS與非網(wǎng) 

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