Stampanti 3D di conduttori elastici per l'elettronica estensibile.

11 maggio 2023 caratteristica

Questo articolo è stato revisionato secondo il processo editoriale e le politiche di Science X. Gli editor hanno evidenziato i seguenti attributi garantendo l'affidabilità dei contenuti:

• verificato
• pubblicazione sottoposta a revisione tra pari
• fonte affidabile
• corretto

di Ingrid Fadelli, Tech Xplore

La stampa tridimensionale (3D) è diventata sempre più avanzata negli ultimi anni ed è stata utilizzata con successo per creare numerosi oggetti, tra cui giocattoli, mobili e componenti elettronici. Con l'aumento dell'accessibilità dell'attrezzatura di stampa 3D, potrebbe anche essere utilizzata per fabbricare componenti elettronici morbidi per dispositivi indossabili.

Pur essendo promettente in questo campo, finora la stampa 3D è stata raramente utilizzata con successo per produrre elettronica complessa e flessibile. Uno dei motivi è che i materiali elastici allo stato solido che conducono l'elettricità sono difficili da stampare utilizzando gli inchiostri esistenti.

Ricercatori dell'Istituto Coreano di Scienza e Tecnologia hanno recentemente dimostrato l'uso di successo della stampa 3D per creare componenti elastici che conducono l'elettricità. La loro strategia di stampa proposta, delineata in un articolo su Nature Electronics, potrebbe aprire la strada alla stampa su larga scala di componenti multifunzionali e adattabili per dispositivi da indossare.

La realizzazione da parte del team di conduttori elastici utilizzando la stampa 3D è stata in gran parte possibile grazie a un nuovo inchiostro composito a base di emulsione che hanno ideato. Questo speciale inchiostro è composto da componenti liquidi dispersi all'interno di un elastomero conduttivo, un materiale gommoso che conduce l'elettricità.

"Stampare conduttori elastici allo stato solido con geometrie tridimensionali è difficile perché le proprietà reologiche degli inchiostri esistenti consentono tipicamente solo la deposizione di strato per strato", hanno scritto Byeongmoon Lee, Hyunjoo Cho e i loro colleghi nel loro articolo.

"Mostriamo che un sistema a emulsione, composto da un composito elastomero conduttivo, un solvente immiscibile e un solvente emulsionante, può essere utilizzato per la stampa omnidirezionale di conduttori elastici. Le proprietà viscoelastiche del composito forniscono integrità strutturale alle caratteristiche stampate, consentendo la scrittura diretta di geometrie tridimensionali indipendenti, filamentari e fuori piano e comportamenti pseudoplastici e lubrificanti che forniscono stabilità di stampa e impediscono l'occlusione della ugello."

L'inchiostro composito utilizzato dai ricercatori presenta numerose proprietà vantaggiose rispetto ad altri inchiostri comunemente utilizzati in stampa 3D. In particolare, presenta proprietà viscoelastiche, di assottigliamento al taglio e di lubrificazione, che supportano meglio la stampa di strutture tridimensionali complesse.

"Le strutture stampate del conduttore intrinsecamente elastico presentano una dimensione minima della caratteristica inferiore a 100 μm e uno stiramento di più del 150%", Lee, Cho e i loro colleghi hanno scritto nel loro articolo. "La vaporizzazione della fase di solvente dispersa nell'emulsione porta alla formazione di reti conduttive microstrutturate localizzate sulla superficie, che migliorano la conducibilità elettrica."

Per dimostrare il potenziale del loro approccio di stampa 3D e dell'inchiostro a base di emulsione che hanno progettato, i ricercatori hanno stampato interconnessioni elastiche che hanno poi utilizzato per creare un sensore di temperatura indossabile con un display estensibile. Questo dispositivo si è rivelato performante e lo stesso metodo potrebbe presto essere utilizzato per creare vari altri componenti estensibili e conduttori.

Nel loro articolo, Lee, Cho e i loro colleghi evidenziano la possibilità di combinare il loro approccio con le tecnologie di scansione 3D per creare elettronica morbida perfettamente allineata alla forma del corpo umano e quindi più confortevole per gli utenti da indossare. Inoltre, l'inchiostro che hanno creato potrebbe ispirare la creazione di altri inchiostri a base di emulsione che funzionano in modo simile ma sono basati su differenti composizioni e elastomeri.

© 2023 Science X Network