水凝膠電子器件首次*D打印制備

植入生命體的電子器件，能夠是柔嫩而有溫度的。記者從西湖大學(xué)工學(xué)院得悉，該院特聘研究員周南嘉團隊開(kāi)發(fā)了一種水凝膠支持基量和一種銀—水凝膠復合導電墨水，在國際上初次通過(guò)*D打印造備出封拆內部電路的一體化水凝膠電子器件。相關(guān)研究功效*2月20日頒發(fā)在國際期刊《天然·電子學(xué)》上。

“外來(lái)”的質(zhì)料會(huì )被人體識別，產(chǎn)生必然的排異反響，好比治療骨折用的鋼釘、種植用的牙齒，甚至材量柔嫩的人工耳蝸。面臨電子器件進(jìn)入身體后的“為難”，水凝膠被科學(xué)家寄予厚望，因為它同時(shí)具備柔韌性和優(yōu)良的生物兼容性。

“水凝膠無(wú)處不在，好比隱形眼鏡、小伴侶玩的水晶泥。”周南嘉介紹，傳統的水凝膠電子器件，就是用水凝膠把電路“包裹封拆”起來(lái)，在核心的電路部門(mén)，仍然是堅硬的金屬。

團隊此次研究的打破點(diǎn)在于，把水凝膠電子器件中的金屬部門(mén)也“同一”成水凝膠的形態(tài)。

團隊起首在質(zhì)料的設想辦法上尋找打破，找到了海藻酸鈣—聚丙烯酰胺雙收集水凝膠并加以革新。據了解，將海藻酸鈣和聚丙烯酰胺合成一整塊水凝膠的辦法，固然常見(jiàn)但貧乏靈敏性。他們把那兩種水凝膠的固化分紅了兩個(gè)獨立步調——先固化海藻酸鈣，然后再“打碎”細化成為微凝膠微顆粒。

如斯一來(lái)，那種凝膠顆粒中除了海藻酸鈣，還包羅了丙烯酰胺單體、交聯(lián)劑和自在基引發(fā)劑，粒徑在20微米擺布，能夠做為*D打印的“支持基量”。打印完成后，可再通過(guò)加熱引發(fā)聚丙烯酰胺的固化，讓電子器件最末定型。

微凝膠顆粒是流體形態(tài)的，能夠做為打印電子器件的“基量”，那能否通過(guò)革新，讓那種微凝膠顆粒能夠導電，用來(lái)打印電子器件的電路部門(mén)？顛末頻頻試驗，研究人員找到了打破點(diǎn)——將微凝膠顆粒與少量微米銀片以及添加劑混合，造成導電墨水質(zhì)料。那種導電水凝膠墨水能夠通過(guò)嵌入式打印的辦法，在微凝膠顆粒的基量中自在構建具有三維構造的柔性電路。

在此根底上，團隊造備了可用于供給電刺激的全水凝膠電極，那種電極能通過(guò)簡(jiǎn)單的手術(shù)纏繞在小鼠的坐骨神經(jīng)上。在*Hz頻次的脈沖式電壓刺激下，*D打印電極可在低達*00mV的電壓下引起小鼠腿部的規律大角度運動(dòng)。做為對照的離子導電水凝膠的電極，在2*0mV的驅動(dòng)電壓感化下也只可勉強引發(fā)小鼠腿部細小運動(dòng)。

西湖大學(xué)博士后、論文第一做者惠岳暗示，那一套手藝辦法，能夠在個(gè)性化定造可植入電子器件范疇闡揚重要感化。（科技日報 做者洪恒飛 沈是 江耘）