一项新研究发现，新电路可以直接印在人体皮肤上，以帮助监测生命体征。可穿戴电子产品正变得越来越舒适和强大。开发此类设备的下一步可能包括将电子产品直接打印在皮肤上，以便更好地监控和与人体接触。科学家打算使用一种烧结方法，该方法利用热量使金属纳米粒子融合，从而直接在皮肤，织物或纸上制造电路。然而，对于人类皮肤，烧结通常需要太多的热量。激光，微波，化学药品或高压等将金属纳米粒子融合到电路中的其他技术对皮肤也同样具有危险。在这项新研究中，研究人员开发了一种在室温下烧结银纳米颗粒的方法。这一发展背后的关键是所谓的烧结辅助层，该层由可生物降解的聚合物浆料和添加剂（例如二氧化钛或碳酸钙）组成。烧结辅助层中的正电荷可以中和银纳米颗粒可能从油墨中的其他化合物中积累的负电荷。这项研究的资深作者和宾夕法尼亚州立大学的机械工程师程焕宇说，这意味着印刷在烧结辅助层上的银纳米颗粒所需的能量更少。烧结辅助层还为印刷在其上的电路创造了光滑的基材。当这些电路弯曲，折叠，扭曲和起皱时，这反过来又提高了这些电路的性能。在实验中，科学家将银纳米粒子电路设计和烧结辅助层放在木制图章上，然后将其压在人的手背上。接下来，他们使用鼓风机冷却墨水中的溶剂。洗个热水澡可以很容易地去除这些回路，而不必担心会损坏下面的皮肤。电路烧结后，他们可以帮助研究人员测量体温，皮肤湿度，血氧，心率，呼吸频率，血压和人体电信号，例如心电图（ECG或EKG）读数。程说，来自这些传感器的数据甚至比仅附着在皮肤上的传统商用传感器还要好。科学家还使用这项新技术在纸卡上创建了柔性电路，并为其添加了现成的商用芯片以进行无线连接。他们将这种基于纸的柔性电路板连接到衬衫袖子的内部，并表明它可以收集和传输来自皮肤上印刷的传感器的数据。 “通过使用新型的烧结辅助层，我们的方法可以在低温甚至室温下烧结金属纳米颗粒，而其他方法的烧结温度仅为几百摄氏度。”程说。这些皮肤打印的传感器与其他扩展兼容。与模块相比，它具有更高的信号质量和更好的性能，并提供了一系列用于健康监测的可穿戴电子产品。程说，科学家现在对将这些传感器用于心肺疾病的诊断和治疗非常感兴趣。这些疾病包括COVID-19，肺炎和纤维化肺部疾病。该传感技术还可用于跟踪和监视海洋哺乳动物。科学家在9月11日的ACSAppliedMaterials＆amp; Interfaces杂志中详细介绍了他们的发现。