科技日报记者 王禹涵
近日，记者从西安交通大学获悉，该校秦立果团队和杨森团队仿照生物界中的鲍鱼壳的结构制备，采用磁辅助3D打印技术制备出在三维方向适应应力分布的复合材料，经调控，该复合材料具有局部定制化弹性模量的同时兼具耐磨特性。研究发现，以此复合材料作为传感器的封装耐磨性能远超同类。相关成果发表于国际期刊《先进功能材料》。
磁辅助墨水书写制备耐磨柔性传感器示意图。受访者供图
与同种封装层材料性能对比图。受访者供图
近年来，物联网、工业4.0、大数据、人工智能、机器人和数字健康等领域的进步，柔性可穿戴传感器引起了科研人员的大量关注，由于日常穿戴及运动过程产生的磨损继而引发其失效的问题仍然是制约其应用的关键因素之一。
西安交通大学科研团队创新性地在打印体系内加入由磁诱导制备的二维纳米链条作为增强相，在不增加柔性基底刚度的同时，克服其摩擦系数高（本工作比纯聚二甲基硅氧烷降低了27.7%）及耐磨性差的难题。
在长时间的寿命试验中，定制化的传感器表现出了优异的抗磨损性能，定制化的封装层可以推广至更多的柔性穿戴器件。在传感层方面，这项研究利用分子动力学揭示了液态金属本征亲柔性基底的特点，通过机械外力破除其氧化层使其更好地与基底粘接，实现可控的液态金属打印。这一工作为可穿戴设备长期服役带来了一种新的设计方法，可以有效地保护传感器延长其使用寿命，推动柔性穿戴设备领域发展。
据了解，这项研究是团队在《美国化学会•应用材料与界面杂志》上发表关于3D打印功能表面柔性电子器件之后的又一重要研究成果。
