生物降解性材料印刷兆級傳感器已獲突破

寂靜天花板

從藥片到植物種子，“兆級傳感器（trillionsensor）”可獲得所有物體的信息,。業(yè)內(nèi)一直在尋找為可大量且低成本生產(chǎn)兆級傳感器的技術(shù),，最終將目光投向了印刷技術(shù)。但是如果在藥片和食品中內(nèi)置傳感器,，或者在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用傳感器,，當(dāng)傳感器進(jìn)入人體內(nèi)以后，需要能溶解并排出體外,，因此需要開發(fā)能夠在生物降解性材料上使用的印刷技術(shù),。最近，日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所與美國加州大學(xué)圣地亞哥分校（UCSD）合作開發(fā)出了利用印刷技術(shù)在生物降解性材料基板上形成電子布線的技術(shù),。   
    向模子中澆注揮發(fā)性油墨
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8 r  Z5 V7 S3 X- g7 [/ H/ B$ {            此次開發(fā)的印刷技術(shù)需要結(jié)合油墨和模子使用,。在基板上形成布線時，要向模子內(nèi)注入導(dǎo)電性油墨,。需要解決的的問題是,，即使向模子注入油墨，有時也會因為沒有縫隙而進(jìn)不去,，油墨也不能從模子上徹底地剝離,。
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            于是，UCSD教授,、雅各布工程學(xué)院院長AlbertP.Pisano此次在油墨和模子上想辦法,。油墨是揮發(fā)性的，揮發(fā)后氣體可以從模子中跑掉,。而模子采用的是不通液體,、只通氣體的材料。其結(jié)果是,，油墨在彎月面力作用下進(jìn)入模子,，隨著油墨揮發(fā)、氣體排去,，油墨如同被吸入模子一般,，這樣就不會出現(xiàn)上述問題,。
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    用有使用經(jīng)驗的生物降解性材料進(jìn)行驗證
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            研究人員將這種印刷方法應(yīng)用在了生物降解性材料的基板上。生物降解性材料選擇的是聚乳酸（PLA）,、聚乙醇酸（PGA）,、聚己內(nèi)酯（PCL）、聚羥基丁酸酯（PHB）,、聚乳酸羥基乙酸（PLGA）,、羥基丁酸-羥基戊酸共聚酯（PHBV）等已在醫(yī)療領(lǐng)域采用的普通材料。

            這些材料大多表面有微細(xì)的凹凸,，在其上采用上述的印刷方法時,，有可能出現(xiàn)漏油墨或油墨不緊貼基板等現(xiàn)象。產(chǎn)綜研研究所制造技術(shù)研究部門兆級傳感器研究組組長寺崎正優(yōu)化了將模子按在基板上的壓力,。經(jīng)試驗,，在PLA及PHBV等材料上形成20幾μm寬的金屬布線后，沒有發(fā)現(xiàn)漏油墨及剝離等現(xiàn)象,。另外,，還發(fā)現(xiàn)生物降解性材料的功能也未受影響，成功得到分解,。

* q+ |: Z7 C6 Y    目標(biāo)單價0.0001美元
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            兆級傳感器是由美國提出的概念,。這個概念是美國企業(yè)家JanuszBryzek為了在實現(xiàn)了每年使用超過1萬億個傳感器的現(xiàn)象以后，為解決社會課題而提出的,。Pisano很早就贊同這一概念,，一直推進(jìn)這方面的研究。

            Bryzek等人的目標(biāo)是實現(xiàn)傳感器的大量生產(chǎn)和大幅降低傳感器的成本,。用于檢測食品新鮮度及檢測飲用時間時,，傳感器的目標(biāo)單價是0.001美元。用于植物生長管理時,，在每粒種子上配備的傳感器目標(biāo)單價為0.0001美元�,，F(xiàn)有的Si傳感器很難降到如此低的價格。通過采用印刷方法,，傳感器的成本將比Si傳感器降低兩位數(shù),。

            產(chǎn)綜研的寺崎非常贊同兆級傳感器的概念，加入了Pisano的研究室,。并且,，共同研究此次的制造方法長達(dá)數(shù)月。他回到產(chǎn)綜研后,，于2015年4月成立了兆級傳感器研究組,，并擔(dān)任組長。

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