Когда речь идет о носимых устройствах, обычно, люди имеют ввиду умные часы, умные очки, фитнес-трекеры и даже умную одежду. Эти устройства все больше используется человеком, но они имеют определенные недостатки: им необходим внешний источник питания и для их производства необходимы сложные производственные процессы.
Доктор Янлян Чжан, из Университета Нотр-Дам, и доктор Ипу Ду разработали инновационный гибридный метод печати, при котором сочетается струйная печать из нескольких материалов и экструзионная печать, что позволяет объединить материалы, как функциональные, так и конструкционные, в единый субстрат для печати. Результаты работы были опубликованы в журнале Nano Energy.
Чжан и Ду совместно с группой ученых из Университета Пердью также разработали автономные, носимые пьезоэлектрические устройства, выполненные с помощью печати.
С помощью нового процесса гибридной печати, команда ученых представила растяжимые пьезоэлектрические датчики, аналогичные коже человека, с наличием встроенных пьезоэлектрических материалов с нанопроволокой из теллура, электродами из серебряной нанопроволоки и пленками из силикона. Напечатанные устройства затем прикреплялись к запястью человека, что позволяло точно определить жесты и к шее, для определения сердцебиения. Ни в одном устройстве не использовался внешний источник питания.
Пьезоэлектрические материалы в настоящее время имеют большую перспективу для производства датчиков и носимых гаджетов, так как они вырабатывают электрический заряд при механическом воздействии, а не от внешнего источника питания.
Тем не менее, создание пьезоэлектрических устройств представляет собой сложную задачу, так как требуются высокие электрические поля для полирования и высокие температуры для спекания. Это приводит к увеличению времени и стоимости процесса печати и может привести к повреждению окружающих материалов в ходе интеграции датчика.
Разработанная учеными методика печати значительно упрощает процессы, и сокращает время и энергию, необходимые для изготовления устройства, что увеличивает производительность устройств для печати.
Как заявил доктор Чжан, наличие в конструкции наноструктурированных материалов с пьезоэлектрическими свойствами устраняет необходимость в полировании или спекании, а наличие электродов из серебряной нанопроволоки с высокой растяжимостью имеет важное значение, так как прикрепляются к движущимся телам.
