3D打印可伸缩的模块化集成微系统,用于汗水监测,由无线充电的离子微型电池提供动力
Zhihao Ren1,2, Xiaoyu Shi1,3, Endian Yang1
1State Key Laboratory of Catalysis, Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Dalian 116023, China.
National science review
|October 3, 2025
概括
研究人员使用石墨烯墨水开发了一种3D打印,可拉伸的储能微系统. 这种集成系统包括水性离子微电池 (ASMB) 和葡萄糖传感器,为可穿戴电子产品提供强大的性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电气工程 电气工程
- 生物医学工程 生物医学工程
背景情况:
- 灵活和可穿戴的电子设备需要集成的储能解决方案.
- 当前的挑战包括兼容的构造和微系统的伸展强度.
- 现有的技术往往缺乏必要的灵活性和耐用性,用于先进的应用.
研究的目的:
- 为可穿戴电子产品开发一个完全3D打印,可伸缩和集成的微系统.
- 解决储能微系统中的兼容性和稳定性问题.
- 创建一个多功能平台,结合储能和传感功能.
主要方法:
- 使用无粘合剂的石墨烯基墨水进行3D打印.
- 制造的集成微系统包括无线接收线圈,水性离子微电池 (ASMB) 和葡萄糖传感器.
- 开发了具有优化电子/离子转移通路的微电极.
- 在Ecoflex弹性体中封装了微系统,并与液体金属进行了伸展.
主要成果:
- 在3D打印的ASMB中实现了高面积容量 (0.96 mAh cm−2) 和稳定性 (1500周期).
- 证明ASMB的无接触充电为葡萄糖传感器提供动力,用于敏感检测 (低至0.5mM).
- 在50%的拉伸应变下,经过成千上万次拉伸变形后,保持了一致的微系统运行.
结论:
- 采用全3D打印方法,可以制造出高度灵活和定制的集成微系统.
- 开发的石墨烯墨水和微电极设计提高了兼容性和性能.
- 这一战略为下一代可穿戴电子设备提供了一个有希望的途径.
