西湖大学首次实现水凝胶电子器件3D打印制备
时间：2022-12-22 17:08 来源：科技日报 作者：admin 阅读：次
“外来”的材料会被人体识别，产生一定的排异反应，比如治疗骨折用的钢钉、种植用的牙齿，乃至材质柔软的人工耳蜗。面对电子器件进入身体后的“尴尬”，水凝胶被科学家寄予厚望，因为它同时具备柔韧性和良好的生物兼容性。
“水凝胶无处不在，比如隐形眼镜、小朋友玩的水晶泥。”周南嘉介绍，传统的水凝胶电子器件，就是用水凝胶把电路“包裹封装”起来，在核心的电路部分，仍然是坚硬的金属。
团队此次研究的突破点在于，把水凝胶电子器件中的金属部分也“统一”成水凝胶的状态。
团队首先在材料的设计方法上寻找突破，找到了海藻酸钙—聚丙烯酰胺双网络水凝胶并加以改造。据了解，将海藻酸钙和聚丙烯酰胺合成一整块水凝胶的方法，虽然常见但缺少灵活性。他们把这两种水凝胶的固化分成了两个独立步骤——先固化海藻酸钙，然后再“打碎”细化成为微凝胶微颗粒。
如此一来，这种凝胶颗粒中除了海藻酸钙，还包含了丙烯酰胺单体、交联剂和自由基引发剂，粒径在20微米左右，可以作为3D打印的“支撑基质”。打印完成后，可再通过加热引发聚丙烯酰胺的固化，让电子器件最终定型。
微凝胶颗粒是流体状态的，可以作为打印电子器件的“基质”，那能否通过改造，让这种微凝胶颗粒可以导电，用来打印电子器件的电路部分？经过反复试验，研究人员找到了突破点——将微凝胶颗粒与少量微米银片以及添加剂混合，制成导电墨水材料。这种导电水凝胶墨水可以通过嵌入式打印的方法，在微凝胶颗粒的基质中自由构建具有三维结构的柔性电路。
在此基础上，团队制备了可用于提供电刺激的全水凝胶电极，这种电极能通过简单的手术缠绕在小鼠的坐骨神经上。在1Hz频率的脉冲式电压刺激下，3D打印电极可在低达100mV的电压下引起小鼠腿部的规律大角度运动。作为对照的离子导电水凝胶的电极，在250mV的驱动电压作用下也只可勉强引发小鼠腿部微小运动。
西湖大学博士后、论文第一作者惠岳表示，这一套技术方法，可以在个性化定制可植入电子器件领域发挥重要作用。（洪恒飞 沈是 记者江耘）
论文原文：https://www.nature.com/articles/s41928-022-00900-0
(责任编辑：admin)
Conflux Technology 获110
通用汽车向Forge Nano投资
华中科技大学：增材制造Si
赋能汽车、医疗等行业｜TP
Amnovis利用3D打印技术制
国产连续纤维3D打印开拓最新内容
创想三维2023全球
上海交大谷国迎教
3D打印假体植入内
FRI：降脂油包水
少年骨折后感染致
打出一片“新天地热点内容
