可穿戴传感器打印在皮肤上，不发热

由宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学系Dorothy Quiggle职业发展教授Cheng Huanyu“Larry”领导的研究小组在《科学》杂志上发表了他们的研究结果ACS应用材料与接口．“在这篇文章中，我们报告了一种简单但普遍适用的制造技术，使用一种新型烧结辅助层，可以直接打印车身上的传感器，”第一作者张凌(音)说，他是中国哈尔滨工业大学的研究员，也是程氏实验室的研究员。

程和他的同事们以前开发的柔性印刷电路板用于可穿戴传感器,但是，直接在皮肤上打印一直受到传感器中金属组件的粘合过程的阻碍。这一过程被称为烧结，通常需要572华氏度(300摄氏度)左右的温度来粘结传感器的银纳米粒子在一起。

“很明显，皮肤表面承受不了这么高的温度，”程说。“为了克服这一限制，我们设计了一种烧结辅助层，它不会伤害皮肤，并且可以帮助材料在较低的温度下烧结在一起。”

通过添加纳米颗粒,银颗粒烧结在较低的温度约为212 F (100 C)。”可以用来印刷传感器在服装和纸上,这是有用的,但它仍然是高于我们可以站在皮肤温度,”Cheng说,他注意到大约104 F (40 C)仍然可以燃烧皮肤组织。“我们改变了助熔层的配方，改变了印刷材料，发现我们可以在室温下烧结。”

室温烧结辅助层由聚乙烯醇糊(可剥口罩的主要成分)和碳酸钙(蛋壳)组成。该层减少了印刷表面的粗糙度，并允许超薄的金属图案层，可以弯曲和折叠，同时保持机电能力。当传感器打印出来后，研究人员使用吹风机，比如把吹风机调凉，来去除墨水中用作溶剂的水分。“结果是深远的，”程说。“我们不需要依靠加热来烧结。”

程表示，这些传感器能够精确、连续地捕捉温度、湿度、血氧水平和心脏功能信号。研究人员还将身体上的传感器连接到一个具有无线传输能力的网络中，以监测信号的组合。

程说，这个过程也很环保。这种传感器在温水中还能稳定工作几天，但洗个热水澡就很容易把它去掉了。“它可以回收，因为移除不会损坏设备，”程说。“而且，重要的是，去除也不会损伤皮肤。这对于皮肤敏感的人来说尤其重要，比如老人和婴儿。这种设备可以很有用，而不会给使用者或环境带来额外的负担。”

接下来，研究人员计划根据需要改变这项技术，以针对特定的应用，比如放置一个精确的身体传感器网络来监测与之相关的特定症状新型冠状病毒肺炎．