供稿人:孫暢寧，王玲 發(fā)布日期：2018-03-25
柔性電子元件（Flexible Electronic Devices）通常由有機聚合物制造，與傳統(tǒng)的電子器件相比，柔性電子元件在原始狀態(tài)和大變形情況下都能夠維持其電氣連續(xù)性。這種柔性電子元件不僅能夠與人體皮膚柔軟地接觸，因而能夠在可穿戴設(shè)備中實現(xiàn)對人體健康情況的監(jiān)測。
傳統(tǒng)的柔性電子元件制造方式主要有兩種，一種是在平面上對功能材料進行架構(gòu)，例如通過涂層沉積和光刻，對導(dǎo)電材料、半導(dǎo)體或聚合物材料進行印刷；另一種是采用對柔性聚合物，例如具有半導(dǎo)體或?qū)щ娦再|(zhì)的有機共軛聚合物。但是，由于電子元件制造方法的限制，大多數(shù)柔性電子元件只能通過平面架構(gòu)的形式進行制造。而將3D打印技術(shù)用于柔性電子元件的制造，則能夠?qū)崿F(xiàn)對細微復(fù)雜結(jié)構(gòu)的精確制造。
以色列希伯來大學(xué)（Hebrew University of Jerusalem，Israel）的研究人員通過3D打印技術(shù)在具有形狀記憶功能的基體上打印了納米銀材料（圖1a）。當環(huán)境溫度超過一定值時，形狀記憶材料變形（圖1a），納米銀材料形成的回路導(dǎo)通。
圖1. 3D打印技術(shù)將納米銀材料和柔性形狀記憶材料復(fù)合。 （a）常溫狀態(tài)下，回路斷開；（b）受熱時形狀記憶材料變形，回路閉合
通過將商業(yè)化的集成芯片植入3D打印的柔性設(shè)備中，能夠?qū)崿F(xiàn)三維柔性電子元件的制備，例如柔性傳感器、信號處理器和驅(qū)動器等。加利福尼亞大學(xué)的研究人員將可編程加熱器、溫度傳感器和其他電子控制元件嵌入到采用可伸展材料和FDM技術(shù)制造的手套中（圖2），制備了具有手部溫度監(jiān)測和保持功能的手套。
圖2. 3D打印柔性電子手套 （a）基本原理圖；（b）手套穿戴實物圖；（c）通過柔性電子手套對手部溫度場進行檢測
通過向傳統(tǒng)電子元件賦予個性化特征，3D打印柔性電子元件將在人和電子器件的交互中起到日益廣泛的作用，促進人與及其的共同共生，實現(xiàn)人與機器的共生。