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新型墨水可使用圆珠笔绘制LED，大众DIY时代到来？
印刷机的发明彻底改变了书面文字的复制方式，让疲惫的抄写员的双手得到了休息，并使书面材料更容易获取。圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院也取得了类似的突破。
研究人员与电气与系统工程副教授Chuan Wang合作开发了墨水笔，可以让人们在纸张、纺织品、橡胶、塑料和3D物体等日常材料上手写柔性、可拉伸的光电设备。用于发射和检测光的柔性光电器件已经存在于智能手机和健身追踪器等日常用品中，它们具有弯曲、折叠等特性。
该团队近期发表在《自然光子学》的一篇论文中，报告了他们简单而多功能的制造方法，允许任何人制造定制发光二极管(LED)或光电探测器，而不需要任何专门的培训或笨重的设备。新的手持式制造技术建立在研究人员早期工作的基础上，他们展示了一种用简单的喷墨打印机制造可拉伸LED的新方法。
研究人员表示，手写自定义设备是继打印机之后的下一步。我们已经有了墨水，所以采用我们已经开发的技术并对其进行修改，使其在普通圆珠笔中使用，这是一个自然的转变，因为在普通圆珠笔上，所有人都可以买到便宜的墨水。
该团队采用环保、创新的手写方法，使个人能够在短短几分钟内创建多色LED和光电探测器。该技术利用圆珠笔的简单性，填充由导电聚合物、金属纳米线和称为钙钛矿的晶体材料制成的专门设计的墨水，以产生宽光谱的发射颜色。通过用这些功能性墨水逐层书写，就像使用彩色笔一样，可以廉价、轻松、快速地创建各种功能设备，包括智能包装等一次性电子产品和生物医学传感器等个性化可穿戴设备。
尽管该团队已经开发出了可打印墨水，但将其转化为可在日常材料上手写的标准圆珠笔，需要进行一些调整以控制润湿性并提高可写性。最重要的是，必须确保墨水可以应用于多孔和纤维基材，包括纸张和纺织品，而无需流淌或混合。除了避免污迹设计带来的审美失望之外，各层还必须保持离散，以确保光电器件的功能性、高性能。
研究人员说：“从打印机到圆珠笔的转换可能看起来很简单，但实际上比仅仅加载墨水要棘手一些。我们的墨水经过特殊配制，因此笔是通用的，这意味着它们几乎可以在所有基材上使用。该设备的每一层都被设计为具有固有弹性，因此能够承受变形，并且可以弯曲、拉伸和扭曲，而不会影响设备性能。例如，画在手套上的LED可以承受反复握拳和松开拳头造成的变形，画在橡胶气球上的LED可以承受一次又一次的膨胀-紧缩循环。”
墨水笔可以在从纸张到派对气球的所有基板上工作，它克服了传统LED制造的关键限制，特别是对平坦、光滑基板和成本高昂的洁净室制造设备的要求，并为下一代可穿戴电子产品以前所未有的方式渗透日常生活打开了大门。
研究人员预计手写电子产品的未来应用将仅受用户想象力的限制。直接用途包括从教育目的和科学普及到电子包装和服装，再到医疗传感器和绷带。
研究人员说：“廉价、可定制的LED为实践教育、发光服装或贺卡等更生动的纺织品以及智能包装提供了机会。我们真正感兴趣的一个领域是医疗应用。手写光发射器和探测器在创建可穿戴生物医学传感器和绷带时提供了更多针对特定患者的灵活性，这些传感器和绷带可以在其上绘制光电探测器和红外LED，用于测量脉搏血氧饱和度或加速伤口愈合。”
研究人员表示，这种方法的方便性和灵活性可以使电子制造民主化，使定制的、可拉伸的电子设备成为日常生活的一部分。
这项研究于8月7日发表在《自然光子学》上。
