Quando la maggior parte delle persone pensa ai dispositivi indossabili, pensa a orologi intelligenti, occhiali intelligenti, fitness tracker e persino abbigliamento intelligente. Questi dispositivi, parte di un mercato in rapida crescita, hanno due cose in comune:hanno tutti bisogno di una fonte di alimentazione esterna e tutti richiedono processi di produzione rigorosi. Fino ad ora.

Yanliang Zhang, professore associato di ingegneria aerospaziale e meccanica presso l'Università di Notre Dame, e il dottorando Yipu Du hanno creato un metodo di stampa ibrido innovativo, che combina la stampa a getto di aerosol multimateriale e la stampa per estrusione, che integra materiali funzionali e strutturali in un unica piattaforma di stampa ottimizzata. Il loro lavoro è stato recentemente pubblicato su Nano Energy .

Zhang e Du, in collaborazione con un team della Purdue University guidato dal professor Wenzhuo Wu, hanno anche sviluppato un dispositivo indossabile piezoelettrico (autoalimentato) interamente stampato.

Utilizzando il loro nuovo processo di stampa ibrida, il team ha dimostrato sensori piezoelettrici estensibili, conformabili alla pelle umana, con materiali piezoelettrici a nanofili di tellurio integrati, elettrodi a nanofili d'argento e pellicole di silicone. I dispositivi stampati dal team sono stati quindi attaccati a un polso umano, rilevando accuratamente i gesti delle mani, e al collo di un individuo, rilevando il battito cardiaco dell'individuo. Nessuno dei due dispositivi utilizzava una fonte di alimentazione esterna.

I materiali piezoelettrici sono alcuni dei materiali più promettenti nella produzione di sensori e dispositivi elettronici indossabili perché generano la propria carica elettrica dallo stress meccanico applicato anziché da una fonte di alimentazione.

Tuttavia, la stampa di dispositivi piezoelettrici è impegnativa perché spesso richiede campi elettrici elevati per la polarizzazione e temperature di sinterizzazione elevate. Ciò aumenta il tempo e il costo del processo di stampa e può essere dannoso per i materiali circostanti durante l'integrazione del sensore.

"Il più grande vantaggio del nostro nuovo metodo di stampa ibrida è la capacità di integrare un'ampia gamma di materiali funzionali e strutturali in un'unica piattaforma", ha affermato Zhang.

"Ciò semplifica i processi, riducendo il tempo e l'energia necessari per fabbricare un dispositivo, garantendo al contempo le prestazioni dei dispositivi stampati."

Vitali per il design, ha affermato Zhang, sono i materiali nanostrutturati con proprietà piezoelettriche, che eliminano la necessità di poliing o sinterizzazione, e gli elettrodi a nanofili d'argento altamente estensibili, che sono importanti per i dispositivi indossabili attaccati a corpi in movimento.

"Siamo entusiasti di vedere l'ampia gamma di opportunità che si aprirà all'elettronica stampata e ai dispositivi indossabili grazie a questo processo di stampa molto versatile", ha affermato Zhang. + Esplora ulteriormente

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