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3D打印的蛋清或成为智能穿戴设备电子材料的未来
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3D打印的蛋清或成为智能穿戴设备电子材料的未来3D打印的蛋清或成为智能穿戴设备电子材料的未来

一份最新报告预计,到2023年,可穿戴技术产业将达到540亿美元,比2018年的估值高出一倍多。虽然这一市场在迅速扩大,但是为可穿戴的功能电子产品寻找最好的材料仍是一个重要考虑领域。如今,材料科学家们指出,下一种可穿戴技术可能来自意外的资源——鸡蛋。

最新的研究成果发表在《高级功能材料》上,它指出由蛋白和聚合物合成而成的3D打印材料,为可穿戴电子设备提供了高透明度、高韧性和高导电性。这项研究是加拿大曼尼托巴大学与中国南方医科大学的一项合作研究。通过研究来自蛋白的水凝胶的行为,他们发现了一个独特的相变,它能把凝胶带回到液体中。

近几年来,鸡蛋水凝胶成为了研究的热点。2018年,日本同志社大学的一个研究小组展示了由蛋白制成的高机械强度水凝胶的生产过程,这使它有可能用于材料开发。但当研究者们发现了新的相变,他们意识到从凝胶到液体的转变可能对柔性材料的发展有好处。为引发相变,他们在碱性溶液中加入水凝胶。水解产生水解作用,改变胶体蛋白结构,形成液体。

让鸡蛋清凝胶成为可穿戴科技材料的一个诱人特征是它的高透明度,这样就能在电子界面上实现更好的视觉传达。结果表明,蛋清液比水凝胶更透明。

另外,蛋白液体有更高的导电性,当它的粘度较低时,它就能与弹性体(如橡胶般弹性的聚合物)结合形成弹性装置。为创造混合弹性结构,研究人员在3D打印鸡蛋中的水凝胶,并在称为Ecoflex的两层弹性软质材料之间将其液化。

他们用蛋清液和Ecoflex材料做剧烈运动,包括手指和手腕的弯曲,来测试其作为可穿戴设备的耐用性。研究人员还发现,这种物质能探测出许多细微的动作,比如面部表情变化。使用蛋清液和Ecoflex感应器可以成功地检测到脉搏。

虽然智能手表目前在可穿戴技术行业占有主导地位,但冠状病毒的大流行引发了人们对可穿戴技术在医疗领域应用的潜在影响的强烈关注。生产鸡蛋清液和水凝胶除了在健康监测方面有潜力外,还具有经济性和环保性。除了脉搏监测器,研究者们还证明了这种材料只在手势控制遥控玩具车上使用。未来蛋清液还可以用于软机器人。

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