最近,一个研究小组展示了一系列不同的墨水,可以用来制造电路和多个无源元件。团队展示了电路示例,是什么使这些墨水成为可穿戴电子产品的关键一步,以及它与其他可穿戴技术相比如何?
什么是可穿戴电子产品?
可穿戴电子产品是指可以戴在人身上的电子产品。它们通常用于跟踪生物功能,如心率、含氧量、步数和燃烧的卡路里数,但也可用于提供通用计算,如智能手机中的计算功能。可穿戴电子产品可以有多种形式,包括戴腕带、臂带、胸前带,甚至可以集成到袜子中。
目前的可穿戴电子产品有哪些?
虽然可穿戴电子产品仍处于起步阶段,但市场上有几种产品属于可穿戴电子产品。Apple Watch是一款提供音乐和健康监测活动的可穿戴手表,而Fitbit是一款活动跟踪器,也可用于监测健康状况。谷歌眼镜(googleglass)是一种可穿戴技术的例子,它戴在头上,以视觉方式覆盖信息,包括信息和网上冲浪。并非所有的可穿戴技术都是以笨重设备的形式出现的,其中一个有趣的例子就是Siren智能袜子,它可以用来跟踪脚上多个点的温度变化(非常适合用于糖尿病患者)。
可穿戴电子产品面临哪些挑战?
由于电子产品的特性,可穿戴电子产品面临着许多挑战。可穿戴电子产品应该穿着舒适,不会引起别人的注意;没有人愿意戴一个大而笨重的手腕装置。然而,现有的大多数电子设备本质上是脊状的,不能弯曲,这就是为什么大多数可穿戴技术都是脊状的(即装在一个固体容器中)。为了使可穿戴电子产品变得更加实用,研究人员和工程师必须将目光投向具有类似有机物特性的柔性材料。这意味着设计的每个方面都必须达到一定程度的灵活性,包括电源、连接和传感器。然而,设计的某些方面可以保持脊状,例如处理器,因为理论上,这些可以被植入更深的组织层,通过连接器连接到表面电子设备(然而,这些将属于植入电子产品类别,而不是可穿戴电子产品)。
研究人员开发用于皮肤的可打印电路
一个研究小组已经开发出一系列墨水,可以很好地改变可穿戴电子行业。导电墨水已经存在很长时间了,但是研究团队已经将这一点向前推进了一步,并且已经生产出用于电线连接、电介质和半导体的墨水。墨水上的画可以直接涂在皮肤上,也可以用普通的钢笔涂在上面。
“它的应用就像你用钢笔在纸上写字一样。我们准备好几种电子材料,然后用钢笔涂覆出来。但就像纸上的墨水一样,它干得很快。”
一种被称为“皮肤上绘制电子”的新型电子产品,可以用墨水笔在皮肤上绘制多功能传感器和电路(休斯顿大学)
研究小组演示的电路集成了多种元件,包括电阻、应变传感器、温度传感器、电生理传感器、皮肤水合传感器和晶体管。可抽墨墨水的发展为医疗电子产品提供了一个巨大的推动力,患者可以在其上使用定制的电路来进行健康监测。这种无创的健康监测电路也能使人感到舒适。这样的电路也可以用于可穿戴设备容易损坏的军事领域。据研究人员说,这种墨水的另一个特点是可以帮助加速伤口的愈合。
结论
研究人员展示的墨水在可穿戴电子领域显示出巨大的前景。在皮肤上直接印刷的方法可以看到与半导体相同的进步;每两年可以看到组件尺寸的减小。因此,在十年或二十年内,这种打印技术可以看到基本处理器打印在人们身上,他们的任务是通过本地无线电链路或NFC向附近的设备报告基本的健康状况。