一組中國研究人員開發(fā)出一種新技術(shù)，使用3D打印機(jī)將電子材料綁定到服裝紡織品上，使他們能夠從人體運動中獲取生物力學(xué)能量?！拔覀兪褂门鋫渥灾仆S噴嘴的3D打印機(jī)直接在紡織品上打印纖維，并證明它可以用于能源管理目的?！辟Y深作者，清華大學(xué)化學(xué)系教授張瑩瑩說， “我們提出了一種同軸噴嘴方法，因為單軸噴嘴一次只能打印一種墨水，因此極大地限制了印刷結(jié)構(gòu)的成分多樣性和功能設(shè)計?！?/p>

研究人員用3D打印漢字，意思是“打印”，英文單詞“絲綢”，以及鴿子的圖片。圖片來源：張瑩瑩。
      張和她的同事使用兩種“油墨”3D打印了他們的第一批E-紡織品：一種是用作導(dǎo)電芯的碳納米管溶液，第二種是用蠶絲制成的，用于絕緣導(dǎo)電纖維。將填充有墨水的兩個注射注射器連接到同軸噴嘴，該同軸噴嘴固定在3D打印機(jī)上。這些注射器用于繪制定制設(shè)計的圖案，其進(jìn)一步用作摩擦電納米發(fā)電機(jī)織物。據(jù)研究人員稱，智能紡織品可以從人體運動中獲取生物力學(xué)能量，并實現(xiàn)高達(dá)18 mW / m2的功率密度。

3D打印的電子紡織品在扭曲和折疊下，顯示出其高度的靈活性。圖片來源：張瑩瑩。
      新方法比將電子元件縫制到織物中的其他嘗試更有效。 3D打印技術(shù)使研究人員能夠輕松地將多種功能嵌入到織物中。同時該方法也更便宜且易于擴(kuò)展，因為噴嘴與現(xiàn)有的3D打印機(jī)兼容，并且可以交換部件。當(dāng)然也有缺點，那就是分辨率限于3D打印機(jī)的機(jī)械運動精度和噴嘴的尺寸。

這個示意圖顯示了能源管理及其性能的智能服裝。圖片來源：張瑩瑩。
     這項研究是在可穿戴技術(shù)的使用變得越來越普遍的時候，因為它們提供了潛力。 “我們希望這項工作將激勵其他人建造其他類型的3D打印機(jī)噴嘴，這些噴嘴可以生成具有豐富成分和結(jié)構(gòu)多樣性的設(shè)計，甚至可以集成多個同軸噴嘴，可以一步生成多功能電子紡織品。”張瑩瑩說，“我們的目標(biāo)是設(shè)計具有前所未有特性的靈活，可穿戴的混合材料和電子產(chǎn)品，同時開發(fā)具有集成功能的智能可穿戴系統(tǒng)的實際生產(chǎn)的新技術(shù)，例如傳感，驅(qū)動，通信和等等?！?br />

      這項研究在Matter雜志上發(fā)表。