聚二甲基硅氧烷（PDMS）是一種廣泛使用的有機(jī)硅彈性體，因?yàn)樗哂猩锵嗳菪?，低成本和光學(xué)透明性。無(wú)毒，化學(xué)惰性和高彈性等特性使其適用于體外和體內(nèi)應(yīng)用，包括組織模擬，電子皮膚（e-skin）應(yīng)用和微流體。

數(shù)字按需噴墨（DOD）打印是增材制造技術(shù)的一個(gè)很好的例子。既可以用于實(shí)驗(yàn)室原型設(shè)計(jì)，也可以用于工業(yè)規(guī)模。

芬蘭科學(xué)家基于數(shù)字噴墨技術(shù)制造了整個(gè)電子功能結(jié)構(gòu)，制備了PDMS電介質(zhì)墨水。基于優(yōu)化的電介質(zhì)墨水和納米銀導(dǎo)電墨水全噴印制備了多層軟性電子結(jié)構(gòu)。該工藝完全可以通過(guò)噴墨印刷輕松地用于制造柔軟，生物相容且適合皮膚的電子器件。

圖1｜PDMS基板 軟性多層電路板結(jié)構(gòu)制備流程

通過(guò)選圖PDMS作為承載基板；然后經(jīng)氮?dú)鈖lasma處理后，打印納米銀導(dǎo)電墨水制備導(dǎo)電線路；打印本工作重點(diǎn)調(diào)配的PDMS墨水，制作介電層；在經(jīng)過(guò)氮?dú)鈖lsma處理，繼續(xù)在打印PDMS層 通過(guò)噴墨納米銀導(dǎo)電墨水制備上層導(dǎo)電下路，多次重復(fù)疊加，制備出PDMS基軟性多層電路結(jié)構(gòu)。

2｜基于上述方法制備的交叉電路結(jié)構(gòu)

圖2 中橫向和縱向電路被打印的PDMS作為絕緣層隔開(kāi)，整個(gè)多層電路結(jié)構(gòu)只有兩種材料構(gòu)成，一種是PDMS材料做支撐基板兼介電層，另一種為打印納米銀導(dǎo)電墨水形成的電路層。

圖3｜打印PDMS墨水線寬與多次打印形成的介電層厚度。

在圖3中，從上到下分別顯示了2像素（2px），4像素（4px）和6像素（6px）線的測(cè)量線寬。在疏水性PDMS基材上可以很好地控制油墨擴(kuò)散，當(dāng)在現(xiàn)有層的頂部上添加足夠少量的油墨時(shí)，圖案將不會(huì)擴(kuò)散，并且可以有效地構(gòu)建厚度。當(dāng)打印更多層時(shí)，將再次有效地建立厚度，但圖案不會(huì)擴(kuò)展。印刷五到八層PDMS會(huì)產(chǎn)生均勻的線條，使下面的銀絕緣。為了確保導(dǎo)電跡線之間的最佳電絕緣，在進(jìn)一步的印刷試驗(yàn)中使用了打印八層PDMS作為絕緣層。

圖4｜交叉位置疊層結(jié)構(gòu)。交叉位置形成了納米銀層--PDMS介電層

--納米銀層 疊層結(jié)構(gòu)

總之，作者提出了一種用于全噴墨印刷、基于PDMS的軟性電子多層結(jié)構(gòu)的方法。可以通過(guò)打印納米銀導(dǎo)電墨水和PDMS介電墨水制造軟性電子系統(tǒng)，噴墨印刷的數(shù)字化特性使得僅通過(guò)修改幾何形狀就可以制造個(gè)性化彈性體導(dǎo)電互連系統(tǒng)，而且顯著簡(jiǎn)化了多層器件的制造過(guò)程。