香港文匯報訊（記者 金文博）壓電生物材料是能夠在機械應(yīng)變作用下產(chǎn)生電能的生物材料，基於其卓越的電機特性、生物相容性和生物可吸收性，科學(xué)界愈加關(guān)注它在生物醫(yī)學(xué)微機電系統(tǒng)、可穿戴和植入式電子設(shè)備以及生物組織治療中的應(yīng)用潛力。然而，該材料也有巨集觀壓電性較弱、機械性能差，以及難以大規(guī)模生產(chǎn)的缺點，一直窒礙其應(yīng)用發(fā)展。

近期，由香港科技大學(xué)機械及航空航天工程學(xué)系教授楊徵保領(lǐng)導(dǎo)的團隊，聯(lián)同香港城市大學(xué)和洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（école Polytechnique Fédérale de Lausanne）合作的研究項目取得突破，團隊利用熱電複合場誘導(dǎo)的氣溶膠形成，成功開發(fā)了一臺熱電氣溶膠（TEA）生物印表機，實現(xiàn)了壓電生物薄膜的一步、高通量、卷對卷製造。該TEA生物印表機顯著提高了壓電生物薄膜的生產(chǎn)效率，相比現(xiàn)行技術(shù)能將製膜速度提升數(shù)以百倍，使生物相容和生物可降解電子設(shè)備中的壓電部件有望實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，特別在醫(yī)療領(lǐng)域展現(xiàn)出極大的應(yīng)用潛力，例如製作術(shù)後臨時心臟起搏器中的超聲能量收集器。

楊徵保表示，傳統(tǒng)的生物分子組裝方法通常需要較長的疇對準時間，一般可長達48小時；另一個問題是，現(xiàn)行技術(shù)無法同時實現(xiàn)高速和多功能製造，對列印尺寸、結(jié)構(gòu)和功能的控制也顯得不足，往往導(dǎo)致製成品出現(xiàn)不必要的材料結(jié)構(gòu)缺陷。他續(xù)指，傳統(tǒng)的製造方法過程複雜，而且成本高昂，令大規(guī)模生產(chǎn)不可行。為了突破這些限制，研究團隊採用了電場力操控氣溶膠，並藉助靜電斥力實現(xiàn)同質(zhì)成核，以確保氣溶膠高通量地沉積到基材上。

在實驗中，研究人員使用一塊配備9個噴嘴的列印面板，構(gòu)建了一臺三維卷對卷TEA印表機。當熱電耦合場達到足夠強度時，微墨水流便會被拉拽、霧化並氣溶膠化，沉積到卷對卷平臺上，形成連續(xù)的薄膜或微圖案。楊徵保解釋，研究結(jié)果顯示，團隊的TEA方法透過電動氣溶膠化和原位電極化，能夠?qū)崿F(xiàn)每日約8,600毫米的列印長度，速度比現(xiàn)有技術(shù)快兩個數(shù)量級，「換句話說，即是數(shù)以百倍計的提速。」

楊徵保指出，自從科學(xué)家在羊毛和頭髮中發(fā)現(xiàn)生物壓電性，過去80年以來，壓電生物材料的研究一直停滯在實驗室裡，與生物設(shè)備的發(fā)展相距甚遠，而該研發(fā)將為壓電生物薄膜的工業(yè)製造開闢新途徑，從而促進微型或柔性生物電子設(shè)備、可穿戴或植入式微型設(shè)備，以及生物組織治療的發(fā)展。研究成果已發(fā)表於《科學(xué)進展》期刊，並獲《自然電子》評為亮點報道。