当大多数人想到可穿戴设备时，他们会想到智能手表、智能眼镜、健身追踪器，甚至智能服装。这些设备是快速增长市场的一部分，有两个共同点：它们都需要外部电源，并且都需要严格的制造工艺。到目前为止。

圣母大学航空航天与机械工程副教授张彦良和博士生杜一普创造了一种创新的混合打印方法——将多材料气溶胶喷射打印和挤出打印相结合——将功能和结构材料整合到一个单一的流线型打印平台。他们的工作最近发表在NanoEnergy上。

张和杜与普渡大学吴文卓教授领导的团队合作，还开发了一种全印刷压电(自供电)可穿戴设备。

使用他们新的混合打印工艺，该团队展示了可拉伸的压电传感器，可贴合人体皮肤，集成碲纳米线压电材料、银纳米线电极和硅胶薄膜。然后，团队打印的设备连接到人类手腕上，准确检测手势，并连接到个人的脖子，检测个人的心跳。两个设备都没有使用外部电源。

压电材料是可穿戴电子设备和传感器制造中最有前途的材料之一，因为它们通过施加的机械应力而不是电源产生自己的电荷。

然而，印刷压电器件具有挑战性，因为它通常需要高电场来极化和高烧结温度。这增加了打印过程的时间和成本，并且可能在传感器集成期间对周围材料有害。

“我们新的混合打印方法的最大优势是能够在一个平台上集成多种功能和结构材料，”张说。

“这简化了流程，减少了制造设备所需的时间和精力，同时确保了打印设备的性能。”

张说，对设计至关重要的是具有压电特性的纳米结构材料，它消除了极化或烧结的需要，以及高度可拉伸的银纳米线电极，这对于附着在运动身体上的可穿戴设备很重要。

“由于这种非常通用的印刷工艺，我们很高兴看到将为印刷电子和可穿戴设备带来广泛的机会，”张说。