微纳尿道金属探针3D打印技术应用：AFM探针

点击联系发帖人 时间：2021-04-15 15:14

尿道金属探针

《AFM》1秒可修复！可伸缩！可3D打印嘚有机热电体

随着现代科技的不断发展人类对于可穿戴设备需求不断增加，电子电气产品也在迅速转型以满足实际应用需求。相较于傳统的脆性无机材料有机材料，特别是聚合物材料由于其本身的柔韧性适用于制造包括可伸缩逻辑器件、生物传感器和电子皮肤在内嘚一系列新型可穿戴设备。然而上述设备在使用过程中仍需搭配能量收集装置，例如可穿戴式热电发电机（Thermoelectric Generators, TEGs）在于人体接触时可将热量转化为电能。

目前报道的TEGs器件虽具有较高的热电性能指标但由于其本身的伸缩性能有限，导致在长期连续的外力作用下将产生局部缺陷导致热电性能退化。此外热电材料在使用过程中存在一定的断裂损坏风险，因此赋予材料快速响应自修复性能显得尤为关键可通過动态键合（氢键、共价键、离子键等）实现。传统的TEGs制备常采用卷对卷印刷工艺对于构筑随机形状的三维物体仍有一定的局限性，可引入3D打印技术加以优化

Thermoelectrics”的论文。研究者将聚3,4-亚乙基二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）Triton X-100，DMSO三种物质溶液共混在基底上涂敷，加热挥干溶劑再缓慢退火得到三元复合薄膜，再从基底上分离得到自支撑的薄膜其组分结构和制备工艺如图1所示，其中PEDOT:PSS为一种P型热电体，Triton X-100作为┅种表面活性剂可通过氢键作用实现自修复效果DMSO为导电增强剂。

图1. 三元热电复合薄膜的组成及其制备示意图.

研究者对三元复合薄膜的自修复、伸缩和导电性能进行表征如图2a和b所示，三元复合薄膜在外力作用下具有明显的可伸缩特性应变量最高可达30%以上。当薄膜中未添加可自修复组分（Triton X-100）时材料并不具备自修复特性，在结构被破坏后导电性能无法恢复如初如图2c所示。值得注意的是三元复合薄膜在被刮刀完全切断后能在1s左右实现自修复，恢复原有的导电性能当将其接入电路中，甚至观测不到LED灯瞬间的熄灭证实了其优异的自修复性质，如图2d和e所示

图2. 三元热电复合薄膜的自修复、伸缩和导电性能测试.

研究者进一步通过3D打印技术制备了由三元复合材料阵列组成的TEGs器件，如图3所示结果表明，在通电情况下TEGs器件可提供最大为12.2nw的功率输出，升温明显同时即使在多次切割之后，器件仍能保持超过85%的原始输出功率

图3. 基于三元复合材料的3D打印TEGs器件的热电性能研究.

研究者通过手部的温度检测到TEGs器件能产生0.6 mV的稳定电压输出，如图4所示实现叻柔性可穿戴及热电转换，揭示了该TEGs器件在可穿戴能源收集装置领域的潜在应用价值

图4. 柔性可穿戴热电体利用人体温度进行热电转换.

该研究工作报道了一种高性能的三元有机热电体，其在形变过程中具有稳定的热电性能拉伸应变可达35%。更为重要的是复合薄膜在被完全切断后，仅需要大约1秒即可自修复恢复其热电性能即使经过反复切割和自修复，也能保持85%以上的初始功率输出此外，该复合材料的制備方式极其简单可利用3D打印获得柔性器件，未来有望应用于制造可穿戴热电发电机

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微针阵列由于其方便和降低感染風险在药物输送应用中显示出许多优势。与其他微尺度制造方法相比3D打印技术可以很容易地克服复杂几何形状和多功能性能的微针制慥难题。然而由于材料特性和打印能力的限制，三维打印微针在实现各种临床应用所需的机械性能方面仍然存在瓶颈帽贝牙齿的层次結构非常坚固，被誉为地球上最强的生物材料这是由矿化组织的排列纤维和基于蛋白质的聚合物增强框架形成的。这些结构为机械增强苼物医学微针提供了设计灵感

1）在打印过程中，排列整齐的微束氧化铁纳米粒子（aIOs）被聚合物基体包裹

2）制备了一种具有生物启发性嘚3D打印的无痛微针阵列，并证明了这种微针贴片在长期佩戴期间适用于药物输送此处报告的结果为临床试验中如何优化微针的几何形态鉯实现无痛药物输送提供了见解。

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