可穿戴式传感器可直接打印在身上且无热量

研究人员已经开发出可穿戴传感器，可以像第二层皮肤一样佩戴，以监视人们的健康。现在，宾夕法尼亚州立大学的一个团队又走了一步，实际上设法以不需要加热的新颖方式将传感器直接打印到人体皮肤上。

宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学系教授Huanyu“ Larry” Cheng领导的团队开发了该过程，该过程使用侵入性较小的方法将可穿戴式传感器烧结到皮肤上，而不像通常那样。

传感器中的金属部件通常通过烧结结合在一起，该过程需要约572华氏度(300摄氏度)的温度。实际上，Cheng和他的团队先前开发了用于可穿戴式传感器的柔性印刷电路板，该传感器包括通过烧结固定在一起的银纳米颗粒。

但是，这种技术无法将组件直接打印到皮肤上。

“很明显，皮肤表面无法承受如此高的温度，” Cheng在一份新闻声明中说。“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。”

冷却下来

研究人员设计的解决方案是将纳米颗粒添加到银颗粒的混合物中，使它们可以在比典型的更低的温度下烧结-大约212 F(100 C)。但是，即使是这个温度也足以灼伤皮肤，这迫使他们进一步改变配方以及打印材料，直到它们可以在室温下打印为止。

最后，研究人员为室温烧结开发的烧结助剂层由聚乙烯醇糊(已用于面皮)和在蛋壳中发现的碳酸钙组成。

该层允许在人体皮肤上印刷超薄金属图案，该图案可以弯曲和折叠以支持人体运动，同时仍保持机电功能。一旦传感器印在皮肤上，研究人员就可以使用鼓风机(例如，放置在凉爽的吹风机)去除用作墨水溶剂的水。

“结果是深远的，”郑在新闻声明中谈到结果。“我们不需要依靠热量来烧结。”

一旦打印，传感器可以连续捕获数据，例如温度，湿度，血氧水平和心脏表现信号。该小组还将传感器连接到无线数据传输网络，以便他们可以实时监视信号。

可持续发展的好处

该技术不仅提供了一种在人体皮肤上打印传感器的安全方法，而且对环境的影响很小，几乎没有多余的材料浪费。该传感器可以在温水中保持其功能数天，但很容易被热水淋浴器移除。

此外，Cheng在一份新闻声明中解释说：“由于回收不会损坏设备，因此可以回收利用。” “而且，重要的是，去除也不会损害皮肤。” 对于具有敏感皮肤的人(例如老年人或婴儿)使用，后一点尤其重要。

研究人员在ACS Applied Materials&Interfaces杂志上发表了一篇有关其结果的论文。

该小组计划继续开展工作，以针对特定应用更改技术，以潜在地用于确定COVID-19和其他常见疾病的症状。

伊丽莎白·蒙塔尔巴诺(Elizabeth Montalbano)是一位自由撰稿人，他撰写了超过20年的技术和文化著作。她在凤凰城，旧金山和纽约市生活和工作过，担任专业记者。业余时间，她喜欢冲浪，旅行，音乐，瑜伽和烹饪。她目前居住在葡萄牙西南海岸的一个村庄。