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磁性墨水可用于具有自愈能力的可穿戴纺织电路

时间:2024-05-22 10:02:59 科技赋能

为了开发电池寿命更长的电子产品,研究人员一直在积极寻找各种方法。

最近,一些研究进一步转向了自修复材料的开发,希望为电子产品和电池构建新的组件。

这些材料(通常是聚合物)可以修复轻微的裂纹或断裂,从而使更多容易磨损的设备能够继续存在。

加州大学圣地亚哥分校 (UCSD) 的工程师对这个问题采取了略有不同的方法。

他们开发了一种磁性墨水,可用于制造可打印、自我修复的电子产品,包括电池、电化学传感器和可穿戴纺织电路。

该项目研究员 Amay Bandodkar 表示:“最近的研究继续集中于开发抗变形的可拉伸打印设备。

然而,即使是这样的可拉伸设备,当应力超过极限时也可能会断裂。

考虑到这些问题,我们我们决定开发一条更通用的途径 - 开发能够以低成本方式合成并且可以轻松调整以适应广泛的打印设备应用的自修复可打印墨水。

”博士在加州大学圣地亚哥分校。

现为西北大学博士后研究员。

Bandodkar表示,UCSD研究团队从可印刷电子的角度进行研究,并在该领域投入了十多年。

这使他们有机会探索比以前的解决方案(材料导向)性能更好的解决方案。

他说:“我们希望开发一种方法,能够快速、自主且不影响环境地实现损伤的自我修复,即使裂缝只有一毫米大小。

” “之前的大多数研究都未能实现这种自愈特性。

当我们探索不同的研究路径时,我们得出的结论是,我们可以使用永磁颗粒来开发自修复可印刷墨水。

“正是这些永磁钕合金颗粒赋予电子产品自我修复能力,”他说。

磁性墨水还包含碳以实现有利的电化学性能,以及有助于将磁性颗粒和碳粘合在一起的聚合物粘合剂。

他补充说,根据应用的需要,还可以在墨水中添加其他成分。

在进行实验时,研究小组使用这种磁性墨水开发了自愈电池、化学传感器以及嵌入 T 恤中的简单电路。

他们发现,当这些物品损坏时,它们可以在大约 50 毫秒 (ms) 或 0.05 秒内恢复,这比以前的自我修复解决方案要快得多。

Bandodkar 解释说:“当可打印设备损坏时,损坏的部件开始表现出单个磁铁的特性,迅速相互吸引,使它们能够重新连接并修复损坏的部件。

” “这种粒子的强磁性使系统能够自我修复,即使损伤的宽度长达3毫米。

” Bandodkar表示,由机械损坏引起的设备故障极为常见,例如可穿戴设备、软电子设备和植入物。

在这些应用中,这种类型的自愈系统具有巨大的潜力。

加州大学圣地亚哥分校的研究团队计划继续研究这种磁性墨水,以进一步提高其自修复能力,还将开发一系列使用不同活性材料的墨水,用于各种应用。