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  智能織物是一個新興的前沿科技，它的出現代表著電子技術、制造技術、傳感器技術、物聯網技術與傳統的紡織技術結合得更加緊密。與傳統的智能手表和手環等可穿戴設備不同，智能織物更輕量、更柔性、更適合人體、更多用途。智能織物，既可以由各種各樣的導電材料制成，例如導電纖維、導電紗線、導電涂層、導電刺繡圖案和導電疊片，也可以帶有各種電子元器件，例如：傳感器、集成電路、LED、OLED、電池等。目前，可穿戴電子設備基本上是通過將電子器件膠合到織物上來實現的，這意味著這些電子器件與皮膚的相容性有限，穿戴起來也會不舒適。如何將電子器件通過簡單的制造方法直接融入到織物中需要進一步研究。此外，器件的穩定性，柔韌性以及可水洗性仍是目前亟需解決的一大難題。

  針對上述關鍵問題，東華大學胡吉永教授團隊提出了一種UV納米銀導電油墨，并通過絲網印刷的方式在普通錦綸織物基底上直接印刷導電電路和可穿戴UHF REID標簽。這種導電油墨沉積到織物上之后通過紫外固化，其中的溶劑很容易被去除，從而生成一張由多個片狀納米銀組成的薄而均勻的導電網絡。

圖1. 在織物上絲網印刷導電電路及RFID標簽的示意圖

  絲網印刷線寬是決定導線印刷分辨率及其在柔性電子設備中應用的基本要素之一。因此，在織物基材上絲網印刷不同寬度的導電線，長度為50 mm，寬度分別為5,4,3,2,1,0.5,0.4,0.3和0.2 mm，實驗結果表明，在織物上印刷的導電線的邊緣光滑且清晰，并且片狀納米銀分布均勻。固化后，納米銀的含量為78.57 %，電導率高達6.02 × 10⁶ S m^-1。

圖2. (a) 在錦綸織物上絲網印刷不同寬度的導電線的光學圖；(b) 固化后導電線光滑且均勻邊緣的SEM圖；(c) 印刷導電線截面SEM圖；(d)固化后絲網印刷導電線的元素映射圖；(b)織物上印刷導電線的EDS光譜

  對具有不同寬度的絲網印刷導電線進行了彎曲測試，以進一步探究導電線的柔韌性。結果表明隨著彎曲周期的增加，具有不同寬度的印刷線的電阻均有一定程度地增加，其中0.2 mm寬的印刷線具有最大的電阻變化，彎曲500次后電阻是原始電阻的2倍。寬度為0.2 mm的導電線的厚度最薄，根據層壓板中性面理論厚度較薄的導電線在彎曲過程中更容易受到破壞，導致較大的電阻變化。

圖3. (a) 在彎曲半徑為5 mm的500次彎曲循環期間，印刷導電線的相對電阻變化；(b)在500次彎曲循環后具有不同寬度的印刷線的相對電阻

  為了證明UV導電油墨在印刷電子紡織品中的應用前景，用絲網印刷的方式制備了UHF RFID標簽天線，并且通過機洗來評估其可洗性。絲網印刷標簽的平均讀取距離約為8.32 m，比紡織產品物流和倉庫管理所需的距離長得多。而且，經過5次機洗循環后，標簽的平均讀取距離從8.32 m降低到3.12 m，但讀取距離仍然超過3.0 m，滿足紡織品倉儲和物流管理所需的讀取距離。

圖4. (a) 封裝芯片的絲網印刷UHF RFID標簽天線；(b) 5次洗滌循環期間UHF RFID標簽的平均讀取距離。

  以上相關成果近期發表在ACS Applied Materials & Interfaces (ACS Appl. Mater. Interfaces, published online, DOI: 10.1021/acsami.9b06432, 2019)上。論文的第一作者為東華大學紡織學院的博士生洪虹，通訊作者為胡吉永教授，共同作者為晏雄教授。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b06432