该技术的实现可谓是一个“过关斩将”的过程 , 程寰宇表示 , 这是一个多物理场耦合问题 , 包括光能量被纳米颗粒吸收-光能转化为热能-热能导致锌颗粒经纳米缝隙转移 , 然后沉积烧结在 3D 曲面上的过程 。 “同时 , 锌颗粒与目标基底表面的黏附 , 又是一个典型的异质材料界面问题 。 ”
研究人员对于每个步骤都有不同的参数与方案 , 然后通过管理学中的PDCA循环 , 即Plan(计划)、Do(执行)、Check(检查) 和 Act(处理)的步骤 , 经过大量对照与改进实验 , 最终完善了制备工艺 。
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图丨(a)侧壁上的多功能基于银的传感电路和(b)它们的接触垫(用于外部连接)在烧杯玻璃底面上形成图案
据介绍 , 该团队使用的氙灯是非常宽频谱的光源 , 波长从 200 纳米到微米 , 方便应用在多种具有不同吸收峰的微纳米材料 , 而不用针对性地更换光源 。 此外 , 其大规模加工制造的特性 , 有利于直接、快速地应用在产业化 。
可用于医疗传感器、智能物联网等多领域 多功能传感电路中包括传感器及可发送和接收数据的天线模块 , 可以将所监测到的数据进行传输交互 。 如果物联网中的组件具有传感和交互模块 , 那便可以为智能化提供硬件平台 。
程寰宇表示 , 该转印技术实现了高性能 3D 曲面电路制备 , 其应用前景包括人体内可降解的植入式传感器、医疗可降解植入设备、环境绿色传感器、军用物理自破环保密、智能物联网等领域 。
他对 DeepTech 解释称 , “例如结合生物相容性水凝胶基底 , 多功能可降解传感器可以贴在人体心脏、大脑内部等器官表面 , 在术后数周乃至数月的时间内为医生提供实时数据反馈 。 然后 , 在完成功能后自行在人体内降解 , 而无需二次手术取出传感器 。 ”
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图丨沉积锌的光学轮廓图(来源:Materials Today)
不同于机器 , 人体表面具有柔性、可延展、3D 复杂形貌的特征 。 传感器的工作-降解时间通过可降解封装层调节 , 可以实现“因人而异、因病而定”的个性化治疗 。
在在农业领域应用环境绿色传感器方面 , 程寰宇举例说道 , “比如在一些农作物的叶子上应用 , 利用该柔性传感器可以获得更精确、广泛的作物生长数据 。 并且 , 全部使用的是生物相容性材料 , 对环境无污染 。 ”
此外 , 该技术的可降解传感器在军事上也有“用武之地” , 并具备实现“用后自毁”的功能 , 具有良好的保密特性 。
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