多模式人機(jī)界面的石墨烯氣溶膠噴射 3D 打印納米膜無(wú)線生物電子學(xué)

多模式人機(jī)界面的石墨烯氣溶膠噴射 3D 打印納米膜無(wú)線生物電子學(xué)   

       原創(chuàng)： 云尚智造

云尚智造是 Aerosol Jet 3D 打印技術(shù)發(fā)明者和專(zhuān)利擁有者（Optomec公司）在中國(guó)教育及科研領(lǐng)域的唯一授權(quán)總代理。

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概要

納米材料和納米微加工技術(shù)的最新進(jìn)展推動(dòng)了可穿戴柔性電子產(chǎn)品的發(fā)展,。然而,，現(xiàn)有的制造方法仍然依賴(lài)于多步驟、容易出錯(cuò)的復(fù)雜過(guò)程,，需要昂貴的潔凈室設(shè)施,。在這里，我們報(bào)告了一種新型功能材料的增材納米制造技術(shù),，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線,、多層、無(wú)縫互連和靈活的混合電子系統(tǒng),。所有打印的電子產(chǎn)品,，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)，提供多模式和多功能的人機(jī)界面,。關(guān)鍵的技術(shù)進(jìn)步之一是使用功能化導(dǎo)電石墨烯，該石墨烯具有增強(qiáng)的生物相容性,、抗氧化性和可焊性,，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線柔性電路。高縱橫比石墨烯提供無(wú)凝膠,、高保真的肌肉活動(dòng)記錄,。通過(guò)肌電圖對(duì)外部系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，證明了打印電子產(chǎn)品的性能,。通過(guò)深度學(xué)習(xí)嵌入式電生理映射的解剖學(xué)研究,，可以?xún)?yōu)化選擇三個(gè)通道來(lái)捕捉所有手指運(yùn)動(dòng)，七個(gè)類(lèi)別的準(zhǔn)確率約為99%,。

介紹

最先進(jìn)的可穿戴電子設(shè)備的最新進(jìn)展描述了薄而可伸縮的混合電子封裝在提高可穿戴性以及最終與用戶身體和生活方式無(wú)縫集成方面的優(yōu)點(diǎn),。然而，制造此類(lèi)電子產(chǎn)品的路線通常需要微加工過(guò)程,，這些過(guò)程不可避免地浪費(fèi),、成本高昂且不可擴(kuò)展。值得注意的例子是最近在制造薄的多層柔性電子器件方面取得的突破,，這種電子器件能夠機(jī)械地符合人體生理學(xué),，并將商業(yè)電子元件用于功能性生物電子應(yīng)用。雖然這些平臺(tái)成功地證明了定義良好的傳統(tǒng)CMOS工藝對(duì)獨(dú)特的可穿戴應(yīng)用的實(shí)用性,，但制造工藝需要使用潔凈室設(shè)施,、高真空設(shè)備和專(zhuān)門(mén)的維護(hù)人員。從這個(gè)角度來(lái)看，由于材料消耗減少,、周轉(zhuǎn)快,、基于并行打印的可擴(kuò)展制造，以及最重要的是只需要一臺(tái)設(shè)備的事實(shí),，完全基于增材制造方法制造的可拉伸混合電子產(chǎn)品的能力尤其具有吸引力,。

隨著新型打印方法和軟材料的進(jìn)步，可穿戴電子產(chǎn)品正在從基于金屬和塑料的剛性模式過(guò)渡到柔軟的形狀因素,，從而提供舒適,、無(wú)縫的皮膚集成。高導(dǎo)電納米材料的開(kāi)發(fā)和打印墨水的后處理方法,，包括Ag,、Cu和碳納米管（CNT），能夠降低皮膚到電極的接觸阻抗,，從而改善動(dòng)態(tài)身體運(yùn)動(dòng)期間電生理記錄的信噪比,。利用這些進(jìn)步，已經(jīng)展示了幾種打印可穿戴系統(tǒng),，僅限于無(wú)源電極,，并依賴(lài)于通過(guò)傳統(tǒng)方法（即光刻、旋涂和高真空沉積）制造的剛性印刷電路板,，用于有源元件,。由于可穿戴設(shè)備通常包括傳感器元件和電子模塊，因此增材制造技術(shù)應(yīng)能夠高效打印具有廣泛粘度的各種墨水材料,，并精確對(duì)齊多層,。最后，考慮到打印材料可能與皮膚直接接觸數(shù)天,，應(yīng)進(jìn)行生物相容性研究,。盡管打印的銀和銅具有很高的導(dǎo)電性，并且易于批量生產(chǎn),，但從金屬納米顆粒中滲出的金屬離子由于其高度腐蝕性和氧化性,，可能會(huì)對(duì)人體組織造成不利影響。CNT是一種非金屬納米材料,，是打印導(dǎo)電元件的一種有吸引力的替代品,，但其相對(duì)較低的導(dǎo)電性可能會(huì)對(duì)可靠的電路操作和電流傳輸造成問(wèn)題。

這項(xiàng)工作介紹了所有打印的納米膜混合電子器件（簡(jiǎn)稱(chēng)“p-NHE”）,，其制造策略是通過(guò)對(duì)納米材料制備,、材料加工和打印優(yōu)化的綜合研究而建立的。增材納米制造工藝確保多層打印中的高精度對(duì)準(zhǔn),，薄而靈活的結(jié)構(gòu)允許打印電子元件與彈性體集成并自然變形,。高長(zhǎng)徑比功能化導(dǎo)電石墨烯（FCG）保留了固有的電氣和形態(tài)特性,，通過(guò)防止氧氣暴露，提高了細(xì)胞生物相容性并抵抗了金屬氧化,。打印的柔性電路允許將功能芯片組件焊接到 FCG/Ag 膜上,，從而提高結(jié)構(gòu)可靠性。為了充分說(shuō)明全打印肌電圖（EMG）設(shè)備在推進(jìn)可穿戴醫(yī)療和健康監(jiān)測(cè)方面的可行性,，我們實(shí)現(xiàn)了多個(gè)人機(jī)界面（HMI）場(chǎng)景,，包括手勢(shì)控制的無(wú)線目標(biāo)控制，如無(wú)人機(jī)和計(jì)算機(jī)軟件,。由于其緊湊性和低質(zhì)量,，多個(gè)打印肌電設(shè)備可應(yīng)用于目標(biāo)肌肉群，以戰(zhàn)略性地提高復(fù)雜手勢(shì)（通常需要大量電極）的檢測(cè)精度,。為了演示,，在每個(gè)手指彎曲期間激活的特定肌肉群被識(shí)別，并應(yīng)用三個(gè)打印設(shè)備同步傳輸肌電圖數(shù)據(jù),。通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法分析的同步多設(shè)備肌電數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)分類(lèi)單個(gè)手指的運(yùn)動(dòng),，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手的無(wú)線控制。集體結(jié)果表明,，擬議的材料優(yōu)化,、設(shè)備集成和基于肌電圖的 HMI 將如何改變打印電子產(chǎn)品與軟材料集成的方式，以提高人類(lèi)能力和醫(yī)療保健,。

圖文導(dǎo)讀

圖1：p-NHE的設(shè)計(jì),、架構(gòu)和納米制造。a,、b從PI、Ag和石墨烯墨水打印氣溶膠納米顆粒以構(gòu)建多層結(jié)構(gòu)的示意圖,。氮?dú)鈿饬髦械撵F化液滴被引導(dǎo)至打印頭,，以在基板上繪制所需圖案。

(a).氣溶膠束流由鞘氣層控制并輸送至襯底,；三種不同粘度值的墨水在本作品（b）中順序打印,。小插圖顯示了部分被羧基和羥基氧化的石墨烯的化學(xué)結(jié)構(gòu)。c連續(xù)打印PI和石墨烯墨水以制作可拉伸納米膜電極的照片,。在步驟1中,，PI 墨水作為支撐層打印在PMMA/玻璃基板上。在第2步中,，石墨烯墨水被打印在 PI 的頂部,，作為電極的導(dǎo)電層。d靜態(tài)圖像顯示多層生物電位記錄電路的打印過(guò)程,。在步驟1中,，將 Ag 墨水沉積在 PI/PMMA/玻璃基板上作為電路接地層,。在步驟2中，PI墨水作為電介質(zhì)層沉積,，但通孔所在的位置除外,。在步驟3中，將Ag和FCG墨水打印為連接到接地層的金屬互連層,。在第4步中,，打印額外的PI墨水，以完全封閉除接觸墊之外的整個(gè)電路,，從而集成功能芯片組件,。e、f打印可拉伸電極（e）和打印多層電路（f）的測(cè)量橫截面輪廓,。g,、h、e和f中彈性膜上打印電極（g）和電路（h）的特寫(xiě)照片,。

圖2：FCG的制造,、表征及其作為傳感器的應(yīng)用。a最初分散在云母基底上的水性墨水中的FCG的AFM圖像（俯視圖）,。b FCG薄片的 3 個(gè)高度剖面,，對(duì)應(yīng)于a中的 3 條虛線。c,d 具有低分辨率視圖 (c) 和高分辨率視圖 (d) 的 FCG 的 TEM 圖像,。e示意圖表示打印的 FCG 在墨滴干燥之前和之后的堆疊過(guò)程,。f彩色橫截面SEM圖像，顯示多層傳感器結(jié)構(gòu),，包括石墨烯,、PI和彈性體基底。g放大f中的SEM圖像,，顯示了總厚度為800 nm的堆疊FCG層,。h在前臂上記錄了EMG信號(hào)，將信號(hào)幅度與四個(gè)電極進(jìn)行比較,，這些電極由打印的FCG (紅色),，Au (綠色)，Ag (藍(lán)色) 和商用金屬/凝膠 (黑色) 制成,。i來(lái)自 (h) 的 EMG 信號(hào)的均方根數(shù)據(jù),。j來(lái)自打印 FCG（紅色）、Au（綠色）,、Ag（藍(lán)色）和商業(yè)凝膠電極（黑色）的 EMG 數(shù)據(jù)的平均信噪比：誤差條顯示標(biāo)準(zhǔn)偏差（n = 3）. k光學(xué)圖像顯示 FCG 電極在皮膚上的共形層壓和可拉伸性：前臂的縱向拉伸（頂部）和壓縮（底部）,。l培養(yǎng) 7 天后暴露于原始 DMEM（左；對(duì)照樣品）和含有石墨烯的 DMEM（右）后培養(yǎng)的角質(zhì)形成細(xì)胞的光學(xué)顯微圖像,。m,，n比較培養(yǎng)的角質(zhì)形成細(xì)胞在五種類(lèi)型的膜上的細(xì)胞吸光度 (m) 和熒光強(qiáng)度 (n),，包括對(duì)照，彈性體,，石墨烯,，Au和Ag�,？傮w而言,，這些數(shù)據(jù)捕獲了彈性體膜上石墨烯電極的細(xì)胞友好環(huán)境。

圖3：多層電子電路的打印,、集成和表征,。a捕獲多層、打印,、靈活的無(wú)線電子設(shè)備的示意圖,。b FIB 輔助 SEM 圖像顯示了打印多層電路的橫截面，如圖所示,；Pt 沉積在電路頂部,，以在準(zhǔn)備橫截面成像期間保護(hù)電路結(jié)構(gòu)。c,、d兩種材料之間可焊性的比較,。示意圖（c、d上的左側(cè)）顯示了兩種不同的電路,，僅在Ag層（c）和Ag層（d）頂部有FCG（厚度：0.1μm）,，這兩種電路捕獲了FCG阻止因焊料流動(dòng)而消耗Ag層的能力。相應(yīng)的照片（中間和右側(cè)）清楚地顯示了兩種情況之間的差異,；如果沒(méi)有FCG,，則在回流步驟中移除銀基接觸襯墊。e,、f具有和不具有打印 FCG 的燒結(jié)銀的 XRD (e) 和 XPS (f) 表征結(jié)果,。XRD 數(shù)據(jù) (e) 捕獲了打印 FCG 的抗氧化效果，而 XPS 數(shù)據(jù) (f) 顯示 FCG/Ag 膜僅在 38.0°,、44.1° 和 54.8° 的峰處發(fā)生衍射，表明純 Ag 結(jié)構(gòu)沒(méi)有氧化銀,。g高度柔性打印電路在180°彎曲（高達(dá)100次循環(huán)）時(shí)電阻的變化,，顯示電阻的微小變化。插圖顯示測(cè)試電路纏繞在高達(dá)180°的彎曲玻璃邊緣上,。h商用剛性電路和打印電路的RSSI響應(yīng)的同時(shí)比較,，顯示了基于藍(lán)牙的通信距離可達(dá)20m的打印電路的可比性能。

圖4：用于無(wú)線,、多類(lèi)人機(jī)界面的可穿戴p-NHE的演示,。a 示意圖（上）顯示前臂上的目標(biāo)肌肉以識(shí)別多個(gè)手勢(shì)和照片（下）,，捕捉定位在目標(biāo)肌肉上的三個(gè) p-NHE，包括掌長(zhǎng)肌,、肱橈肌和尺側(cè)腕屈肌,。放大的圖像顯示了其中一個(gè)帶有電路和電極的系統(tǒng)。b肌電圖數(shù)據(jù)顯示了覆蓋整個(gè)前臂的多個(gè)通道的RMS信號(hào),；根據(jù)六種手勢(shì)獲得六種不同的熱圖,，包括手閉合、拇指,、食指,、中指、戒指和小指運(yùn)動(dòng)（從左照片到右照片）,，以確定理想的通道位置,。c來(lái)自四種手勢(shì)的代表性肌電信號(hào)，包括張開(kāi)的手,、閉合的手（左圖）和食指彎曲和手腕彎曲（右圖）,。d使用無(wú)線、可穿戴 p-NHE 演示支持 EMG 的人機(jī)界面,，以精確控制飛行的無(wú)人機(jī)（左）,、遙控車(chē)（中）和演示軟件（右）。在該測(cè)試中,，將單通道裝置安裝在掌長(zhǎng)肌上（如圖 a）,。e三通道肌電RMS信號(hào)的3D圖，用于清晰區(qū)分七組七種不同姿勢(shì),。f總結(jié)了十次試驗(yàn)的實(shí)時(shí)混淆矩陣結(jié)果,，顯示在七個(gè)類(lèi)別中，三通道肌電圖記錄的準(zhǔn)確率為98.6%,。g演示三通道肌電圖記錄和機(jī)械手的相應(yīng)控制,，展示受試者的六個(gè)動(dòng)作和機(jī)械手的后續(xù)動(dòng)作示例。

總結(jié)

總的來(lái)說(shuō),，本文報(bào)道了一種功能性納米材料和聚合物的增材納米制造,，它能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線、多層,、無(wú)縫互連的 p-NHE,。這項(xiàng)工作首次展示了使用多種納米材料構(gòu)建高性能、可穿戴傳感器和無(wú)線電路的全打印納米膜電子器件,。生物相容的高縱橫比 FCG 納米材料可在人體皮膚上提供出色的共形層壓,，以實(shí)現(xiàn) EMG 的高保真記錄，同時(shí)通過(guò)防止 Ag 氧化提供可靠的可焊性。一組全面的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算研究驗(yàn)證了傳感器的機(jī)械拉伸性和電路的靈活性,，以承受來(lái)自可穿戴應(yīng)用的時(shí)間動(dòng)態(tài),、多模態(tài)應(yīng)變。與可穿戴 p-NHE 的機(jī)器學(xué)習(xí)集成演示了多個(gè) HMI 用例,，包括從更大的電極集群中優(yōu)化選擇三個(gè)傳感器通道,。這些方法顯示了對(duì)所有手指運(yùn)動(dòng)的成功檢測(cè)，七類(lèi)的準(zhǔn)確率約為 99%,。未來(lái)的研究將集中于可穿戴 p-NHE 的臨床應(yīng)用,，用于支持生物反饋的假肢開(kāi)發(fā)和增強(qiáng)的康復(fù)訓(xùn)練。

方法

墨水制備：FCG,、Ag 和 PI 墨水的制備是使用我們?cè)谥�前的研究中�?bào)告的過(guò)程進(jìn)行的,。為了合成 FCG 墨水，在硫酸銨 ((NH4)2SO4,，Sigma-Aldrich) 的電解質(zhì)溶液中,，在石墨 (Alfa Aesar) 和 Pt 箔之間施加 10 V 的直流電壓。剝離后,，使用去離子水（DI 水）純化合成的石墨烯,，并在真空下進(jìn)一步過(guò)濾以去除殘留物。將過(guò)濾后的石墨烯濕粉分散在去離子水中并控制在15%的濃度,。將 Ag 納米粒子墨水 (Ag40XL, UT Dots) 與二甲苯 (m-Xylene, Sigma-Aldrich) 混合以使 Ag 濃度為 20%,。PI 墨水由前體（PI-2545，DuPont）和溶劑（1-甲基-2-吡咯烷酮,；NMP,，Sigma-Aldrich）以 4:1 的比例混合而成。

電極打�,。喝�增材制造工藝通過(guò) Aerosol Jet Printing 方法（Aerosol Jet 200,，Optomec）進(jìn)行，優(yōu)化條件如補(bǔ)充表 1 所示,。將 PMMA 犧牲層（950 PMMA,，Kayaku Advanced Materials）旋涂在玻璃上以 1000 rpm 的速度滑動(dòng) 30 秒，并在 200°C 下烘烤 2 分鐘,。PI 墨水在氣動(dòng)霧化器中霧化,，并使用直徑為 300 μm的噴嘴進(jìn)行沉積。打印的 PI 在 250°C 下固化 1 小時(shí),。為了將 FCG 墨水沉積到 PI 層上,，裝配有 200 μm 直徑噴嘴的打印頭被精確對(duì)齊。 FCG 墨水通過(guò)超聲波模式和 300 μm直徑的噴嘴打印,。將所得跡線在 100°C 下熱固化 1 小時(shí)以干燥 FCG 墨水中的去離子水。通過(guò)混合 5g 1:1 Ecoflex00-30（光滑）和 5g 1:1 Ecoflex 凝膠（光滑）制備彈性體基質(zhì),。將 10 克混合物倒入聚苯乙烯盤(pán)中（FB0875714,，F(xiàn)isher Scientific）,，并在室溫下固化一夜。將固化的彈性體從培養(yǎng)皿中取出,，用于薄膜集成,。為了將打印電極轉(zhuǎn)移到制備的彈性體基底上，將打印電極的 PMMA 溶解在丙酮浴中一夜,。這些圖案用水溶性膠帶剝離,。最后，將打印電極轉(zhuǎn)移到制備的500 μm厚的Ecoflex上,。電極的打印過(guò)程如補(bǔ)充圖1a所示,。

電路打印：以 1000 rpm 的速度將 PMMA 犧牲層涂在載玻片上 30 秒,。 旋涂的 PMMA/玻璃基板在 200°C 下烘烤 2 分鐘,。將 PI 墨水旋涂在 PMMA/玻璃基板上。使用Aerosol Jet Printing 的超聲波模式和 200 μm 直徑的噴嘴將 Ag 墨水打印到對(duì)齊的 PI 層上,。Ag 墨水用強(qiáng)脈沖光（IPL）設(shè)備（S-2200,，XENON Corp.）燒結(jié)。對(duì)于功率和脈沖數(shù),，最佳燒結(jié)條件分別確定為 2 kV/2 ms/5 次,，從而在所得 Ag 中產(chǎn)生明亮的外觀。介電層的 PI 墨水通過(guò)氣動(dòng)霧化器和 300 μm 直徑的噴嘴打印在第一層 Ag 層上,。打印的 PI 在 250°C 下固化 1 小時(shí),。以相同的參數(shù)打印和光子燒結(jié)第二層Ag。為了防止銀層被氧化,，打印可焊接的 FCG 墨水并在 100°C 下干燥 1 小時(shí),。最后的PI層沉積用于封裝，并在250°C下熱固化1小時(shí),。溶解后在丙酮浴中,，將打印電路轉(zhuǎn)移到500μm厚的Ecoflex上。電路的打印過(guò)程如補(bǔ)充圖1b所示,。

與電子元件集成：焊膏（Sn/Bi/Ag (42%/ 57.6%/0.4%) 的合金,，ChipQuik Inc.）用不銹鋼模板絲網(wǎng)印刷在電路的上表面。芯片組件,，包括 BLE,、ADC、穩(wěn)壓器,、電阻器,、電感器和電容器，根據(jù)焊膏制造商推薦的溫度通過(guò)加熱來(lái)安裝和回流。藍(lán)牙微控制器的固件在焊接電路上進(jìn)行了更新,。用連接器連接電極和電路完成了設(shè)備準(zhǔn)備工作,。 芯片安裝信息列于補(bǔ)充圖 5 和表 2。

材料的表征：輪廓儀（Dektak 150,，Veeco）用于測(cè)量每個(gè)打印層,。顯微鏡圖像通過(guò)掃描電子顯微鏡結(jié)合聚焦離子束（FIB-SEM；Nova Nanolab 200,，F(xiàn)EI）,、TEM（JEM-2100F、JEOL）,、AFM（XE-100,，Park System）和光學(xué)顯微鏡（VHX -600，基恩斯）,。通過(guò) XRD（X'Pert PRO Alpha-1,，Malvern Panalytical）和 XPS（K-Alpha XPS，Thermo Fisher）分析晶體學(xué)和元素結(jié)構(gòu),。所有機(jī)械測(cè)試均使用固定在電動(dòng)測(cè)試臺(tái)（ESM303,，Mark-10）上的數(shù)字測(cè)力計(jì)（M5-5，Mark-10）進(jìn)行,。

結(jié)果

p-NHE的設(shè)計(jì)和制造,。圖1展示了開(kāi)發(fā)無(wú)線可穿戴p-NHE的一類(lèi)新型打印技術(shù)和多種納米材料的概述。本工作中介紹的增材制造研究的主要優(yōu)勢(shì)見(jiàn)表1,，表1比較了多層傳感器和電路系統(tǒng)最近開(kāi)發(fā)的方法,。p-NHE 的納米制造（圖 1a）使用 Ag 作為導(dǎo)電電路跡線，F(xiàn)CG 作為 Ag 的氧化屏障以及傳感電極,，以及聚酰亞胺（PI）作為絕緣和結(jié)構(gòu)支撐層,。基于氣溶膠噴射的打�,。ˋJP）方法使用兩種霧化模式（超聲波和氣動(dòng)）,，無(wú)需使用圖案掩模或絲網(wǎng)即可直接沉積粘度范圍從 1 到 1000 cP 的油墨,。優(yōu)化的霧化和鞘氣流需要將霧化液滴從噴嘴精確噴射到基板（方法,、補(bǔ)充圖 1 和補(bǔ)充表 1 中優(yōu)化 AJP 工藝的細(xì)節(jié)）。在之前的工作中,，報(bào)道了制備選擇性邊緣氧化 FCG 的方法,。FCG 的羧基和羥基（圖 1b）在不使用分散劑的情況下促進(jìn)石墨烯分子在水性溶劑中的分散，從而形成與 AJP 工藝高度相容的石墨烯油墨,。 與使用氧化石墨烯或外延生長(zhǎng)的現(xiàn)有策略相比,，這種打印高質(zhì)量 FCG 的方法提供了簡(jiǎn)單而高分辨率的圖案化,。此外，通過(guò)使用溶劑溶液調(diào)整墨水濃度,，所有墨水都經(jīng)過(guò)優(yōu)化以匹配可打印粘度（圖 1b）,，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線電子設(shè)備所需的逐層結(jié)構(gòu)。對(duì)設(shè)備的兩個(gè)關(guān)鍵元件執(zhí)行一系列打印過(guò)程,，包括用于測(cè)量電生理信號(hào)的 FCG 電極（圖 1c）和用于與外部移動(dòng)設(shè)備通信的無(wú)線電路（圖 1d）。作為打印輸出,，導(dǎo)電電極由玻璃基板上的 10.5 μm厚的 PI 和 0.8 μm厚的 FCG 層組成,，玻璃基板上涂有犧牲的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）層（圖 1e 和補(bǔ)充圖 2）。對(duì)于納米膜結(jié)構(gòu)電路,，打印多層,，包括0.5μm厚的第一導(dǎo)電Ag、2.0μm厚的中間PI,、2.0μm厚的第 2 層Ag,、0.1μm厚的FCG和1.3μm厚的最終PI（圖 1f 和補(bǔ)充圖 3）。在電路制造中,，打印 PI 以隔離除圓形接觸點(diǎn)（直徑：50 μm）外的第 1 層 Ag 層,，以有效地創(chuàng)建用于第 1 層和第 2 層 Ag 層之間的電連接的 VIAs。打印完成后,，該器件通過(guò)焊接集成功能芯片組件,，然后最終器件被楊氏模量為 8.5 kPa 的低模量有機(jī)硅彈性體封裝（補(bǔ)充圖 4）。電路的更詳細(xì)描述出現(xiàn)在補(bǔ)充圖 5 和補(bǔ)充表 2 中,。與傳統(tǒng)電子系統(tǒng)相比,，完全集成的傳感器和電子設(shè)備重量輕（<5 g）且薄（<2 mm）,，允許僅通過(guò)彈性體的粘附性在皮膚上形成共形緊密層壓,，同時(shí)對(duì)各種靈活應(yīng)用具有機(jī)械兼容性（圖1g，h）,。集成p-NHE由小型鋰離子聚合物電池（40毫安時(shí)容量,；DTP301120，Shenzhen Data Power Technology）供電,。電池的兩個(gè)端子和電路的電源墊與小型釹磁鐵焊接,，用于引導(dǎo)電池連接。有關(guān)電池連接和電源效率的詳細(xì)信息,，請(qǐng)參見(jiàn)補(bǔ)充圖6,。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41467-020-17288-0

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