近年來，皮膚附著設(shè)備在眾多領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注，例如顯示器、運(yùn)動檢測傳感器、藥物遞送設(shè)備和生物傳感器等。為了滿足舒適度，目前大多數(shù)的研究主要集中在開發(fā)柔性、可拉伸的皮膚附著設(shè)備。而皮膚附著設(shè)備的透明度是影響使用者審美滿意度的重要因素之一。除了透明之外，無線操作也是皮膚附著設(shè)備避免干擾用戶日常活動的另一個關(guān)鍵因素。
對于可穿戴設(shè)備而言，設(shè)備的成功運(yùn)行往往需要具有電化學(xué)性能的透明電源。因此，對于新一代可穿戴設(shè)備，必須考慮一下幾個條件，
1、高透明性和柔韌性；
2、具有獨(dú)立的能源裝置，能為各功能部件提供一致的運(yùn)行動力；
3、無線傳輸，無需額外布線供電。
基于此，意大利米蘭理工大學(xué)Andrea Li?Bassi教授、韓國國立蔚山科學(xué)技術(shù)院Sang-Young Lee教授和延世大學(xué)Jang-Ung Park教授合作制備了一種可無線充電、透明柔性的熱貼片（尺寸:1×1 cm2）。為了制備該種透明柔性器件，作者首先利用具有一流光電性質(zhì)的納米CuZr金屬玻璃槽（CuZr NTs）和銀納米線（AgNWs）混合形成的無規(guī)網(wǎng)絡(luò)（薄層電阻為3.0Ω/ sq，透過率為91.1％），研制了一種透明柔性的無線功率傳輸電路。然后通過將其和超級電容器（利用電流體噴墨打印制備）集成在電路中，成功地制造出了一種透明柔性的無線皮膚附著裝置，并將其應(yīng)用于熱療領(lǐng)域。
透明柔性電極的制備：
作者利用靜電紡絲和脈沖激光沉積（PLD）工藝制備了CuZr NTs-AgNWs網(wǎng)絡(luò)。首先將聚乙烯吡咯烷酮(PVP)在金屬收集器上電紡成一個獨(dú)立的納米纖維網(wǎng)（圖1a），再利用PLD技術(shù)將CuZr沉積在納米PVP纖維網(wǎng)上；利用有機(jī)溶劑和水連續(xù)去除PVP模板后，為促進(jìn)CuZr NTs之間的連接，電噴射銀納米線AgNWs，以保證雜化網(wǎng)絡(luò)的電子滲透(圖1c)。最終得到一個CuZr NTs-AgNWs混合無規(guī)網(wǎng)絡(luò)。
透明天線制備：
作者利用上述混合電極（通過將CuZr NTs電紡10 s并噴涂Ag NWs 60 s形成CuZr NTs-AgNWs無規(guī)網(wǎng)絡(luò)）制備了一種具有五匝結(jié)構(gòu)的天線（天線寬度為800μm，匝距為100μm）。該透明天線薄層電阻極低，為3.0Ω/ sq，光學(xué)透過率為91.1％（圖2）。此外，該混合天線還可以用作柔性和隱形加熱器。通過給天線施加恒定的直流偏置，溫度隨時間開始升高，然后在9秒內(nèi)到達(dá)所需的飽和值（圖2e）。除此之外，該透明天線同時還具有出色的柔性，彎曲半徑為20 mm，彎曲并沒有顯著改變溫度（圖2f）。
無線透明柔性熱貼片的制備：
無線操作是增強(qiáng)可穿戴電子產(chǎn)品用戶體驗(yàn)的重要因素，特別是對可穿戴設(shè)備而言。作者通過將天線，整流裝置和超級電容器（利用電流體噴墨打印制備）集成在一起制成透明柔性熱貼片（圖3 a、b）；除硅二極管外，該器件的所有組件均使用透明材料制造，以使熱貼片的光透過率最大化(在可見光范圍內(nèi)約為72%)。該器件在開關(guān)打開充電過程中，無線應(yīng)用的交流電源被整流為直流電源給超級電容器充電。相反，在開關(guān)關(guān)閉放電過程中,超級電容器直接作用于天線產(chǎn)生熱量（圖3d）。
利用無線熱貼片實(shí)現(xiàn)無線熱療：
熱療是最流行的物理治療方法之一，它能有效地增加血液循環(huán)，減少炎癥和疼痛。此外，熱療法還可以增加活性物質(zhì)在皮膚中的滲透。作者通過測量血液灌注和皮膚水化率來證明該無線熱貼的有效性。通過研究發(fā)現(xiàn)，使用該無線熱貼對局部皮膚（手背，尺寸:1×1cm）熱療（41℃）1分鐘后，血流立即達(dá)到峰值，然后隨著時間的推移逐漸減少，并且短時間的熱應(yīng)用（41℃，60 s）可導(dǎo)致明顯的皮膚充血長達(dá)13分鐘（圖4b），血流速度是正常皮膚的3.8倍（圖4C）。
因此，作者成功地通過將透明柔性的天線和超級電容器集成在電路中，并將所有組件制成透明、柔性的形式，得到一種無線皮膚附著裝置（熱療貼片）。這種透明的熱療貼片可以控制血液灌注水平和皮膚水化率，這為下一代可穿戴電子產(chǎn)品的開發(fā)提供了一個前景光明的策略。
原文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c00869?fig=fig4&ref=pdf
