3-D printer tråder elektroniske fibre på stoffer

Potentialet for bærbar elektronik rækker langt ud over smarture, men vores nuværende muligheder for batteripakker og printkort giver ikke de mest komfortable E-sokker. En løsning, udviklet af videnskabsmænd i Kina, er blot at printe fleksible fibre på overgangstekstiler eller tøj. For eksempel, de trykte mønstre, der kan høste og lagre elektricitet på stoffer. Med en 3-D printer udstyret med en koaksial nål, de tegnede mønstre, billeder, og bogstaver på tøj, giver det evnen til at omdanne bevægelse til energi. Forskuddet vises 27. marts i Stof , et nyt materialevidenskabeligt tidsskrift fra forlaget Cell Press.

"Vi brugte en 3-D printer udstyret med en hjemmelavet koaksial dyse til direkte at printe fibre på tekstiler og demonstrerede, at den kunne bruges til energistyringsformål, " siger seniorforfatter Yingying Zhang, en professor ved Institut for Kemi ved Tsinghua University. "Vi foreslog en tilgang med koaksial dyse, fordi enkeltaksede dyser tillader, at der kun udskrives én blæk ad gangen, således i høj grad begrænser den kompositoriske mangfoldighed og funktionsdesignet af trykte arkitekturer."

Zhang og hendes kolleger lavede deres første 3-D printede E-tekstiler ved hjælp af to blæk - en kulstof nanonrør-løsning til at bygge den ledende kerne af fibrene og silkeormsilke til den isolerende kappe (selvom andre laboratorier kunne vælge materialer, der justerer for fleksibilitet, biokompatibilitet, og vandtæthed). Injektionssprøjter fyldt med blæk blev forbundet til den koaksiale dyse, som var fastgjort på 3-D-printeren. Disse blev brugt til at tegne kundedesignede mønstre, kinesiske tegn, der betyder UDSKRIVNING, det engelske ord SILK, og et billede af en due.

Denne tilgang adskiller sig fra andre grupper, der manuelt syr elektriske komponenter, såsom LED-fibre, i stoffer, men disse flertrinsprocesser er arbejdskrævende og tidskrævende. Styrken ved at bruge en 3-D-printer er, at den kan bygge alsidige funktioner ind i stoffer i et enkelt trin. Fremgangsmåden er også billig og nem at skalere, da dysen er kompatibel med eksisterende 3D-printere, og delene kan byttes. Imidlertid, en ulempe er, at opløsningen af, hvad der kan udskrives, er begrænset til den mekaniske bevægelsesnøjagtighed af 3-D-printeren og størrelsen af ​​dyserne.

"Vi håber, at dette arbejde vil inspirere andre til at bygge andre typer 3-D printerdyser, der kan generere designs med rig kompositorisk og strukturel mangfoldighed og endda til at integrere flere koaksiale dyser, der kan producere multifunktionelle E-tekstiler i ét trin, " siger Zhang. "Vores langsigtede mål er at designe fleksibelt, bærbare hybridmaterialer og elektronik med hidtil usete egenskaber og, på samme tid, udvikle nye teknikker til praktisk produktion af smarte bærbare systemer med integrerede funktioner, såsom sansning, aktivering, kommunikerer, og så videre."