一項新的研究發現，新的電路可以直接印在人體皮膚上，以幫助監測生命體征。

可穿戴電子產品正變得越來越舒適和強大。這類設備發展的下一步可能包括將電子產品直接印在皮膚上，以便更好地監測和與人體的接觸。

科學家們打算利用一種燒結的方法，即利用熱熔合金屬納米粒子，直接在皮膚、織物或紙張上制造電路。然而，對于人體皮膚來說，燒結通常需要太高的熱量。其他將金屬納米粒子熔合到電路中的技術，如激光、微波、化學藥品或高壓，對皮膚也同樣危險。

在這項新的研究中，研究人員開發了一種在室溫下燒結銀納米粒子的方法。這一進展背后的關鍵是所謂的燒結輔助層，由可生物降解的聚合物糊和添加劑如二氧化鈦或碳酸鈣組成。

燒結輔助層中的正電荷中和了銀納米粒子可能從墨水中的其他化合物積聚的負電荷。這項研究的資深作者、賓夕法尼亞州立大學的機械工程師Huanyu Cheng表示，這意味著印刷在燒結輔助層上的銀納米粒子聚集在一起所需的能量更少。

燒結輔助層也為印刷在其上的電路創造了一個光滑的基底。這反過來提高了這些電路在彎曲、折疊、扭曲和起皺時的性能。

在實驗中，科學家們把銀納米顆粒電路設計和燒結輔助層放在一個木制圖章上，然后壓在人的手背上。接下來，他們用一個吹風機來冷卻墨水中的溶劑。洗個熱水澡就可以很容易地去除掉這些回路，而無需擔心損傷皮膚底層。

電路燒結后，他們可以幫助研究人員測量體溫、皮膚濕度、血氧、心率、呼吸頻率、血壓和身體電信號，如心電圖（ECG或EKG）讀數。Cheng說，這些傳感器的數據與傳統的商業傳感器相比，甚至更好，這些傳感器只是貼在皮膚上。

科學家們還利用這項新技術在一張紙卡上制造了柔性電路，并在其上添加了一塊現成的商用芯片，以實現無線連接。他們將這種柔性的紙基電路板貼在襯衫袖子的內側，并顯示它可以收集和傳輸打印在皮膚上的傳感器的數據。

“通過使用一種新型的燒結輔助層，我們的方法可以使金屬納米粒子在低溫甚至室溫下燒結，而其他方法的燒結溫度只有幾百攝氏度，”Cheng說，“這些皮膚印刷的傳感器與其他擴展模塊相比，具有更高的信號質量和更好的性能，為健康監測提供了一系列可穿戴電子產品。”

Cheng說，科學家們現在對將這些傳感器應用于心肺疾病的診斷和治療很感興趣，這些疾病包括COVID-19、肺炎和纖維化肺病。這種傳感技術還可用于跟蹤和監測海洋哺乳動物。

科學家們在9月11日的ACS Applied Materials & Interfaces雜志上詳細介紹了他們的發現。

責任編輯：xj

原文標題：把這些電路直接印在皮膚上？工程師可直接在皮膚上打印可穿戴式傳感器

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