Τα έξυπνα ρούχα μπορεί να γίνουν εφικτά, χάρη σε ένα νέο υλικό τρισδιάστατης εκτύπωσης!

Στο μέλλον, τα έξυπνα ρούχα θα μπορούν να ελέγχουν και να μας ενημερώνουν για τη στάση του σώματός μας, να επικοινωνούν με smartphone και να διαχειρίζονται τη θερμοκρασία μας. Αλλά απαραίτητη προϋπόθεση είναι οι επιστήμονες να βρουν έναν τρόπο να εκτυπώνουν οικονομικά και αποτελεσματικά, περίπλοκα, εύκαμπτα και ανθεκτικά κυκλώματα σε μια ποικιλία υφασμάτων.

Τα συμβατικά ηλεκτρονικά είναι άκαμπτα και δεν μπορούν να αντέξουν τις κινήσεις συστροφής και τεντώματος που υφίστανται τα ρούχα κατά τη διάρκεια τυπικών καθημερινών δραστηριοτήτων.

Με μια δημοσίευση στο ACS Applied Materials & Interfaces, ερευνητές αναφέρουν ότι ανέπτυξαν ένα αγώγιμο υλικό τρισδιάστατης εκτύπωσης, κατασκευασμένο από σταγονίδια υγρού μετάλλου επικαλυμμένα με άλας αλγινικού οξέως (alginate) ένα πολυμερές που προέρχεται από τα φύκια. Λόγω της ρευστής φύσης τους και της εξαιρετικής αγωγιμότητας, τα υγρά μέταλλα με βάση το γάλλιο (LM) είναι πολλά υποσχόμενα υλικά για εύκαμπτα ηλεκτρονικά. Ωστόσο, τα LM δεν προσκολλούνται καλά στα υφάσματα και η μεγάλη επιφανειακή τους τάση τα κάνει να συσσωρεύονται σε σταγόνες κατά τη διάρκεια της τρισδιάστατης εκτύπωσης, αντί να σχηματίζουν επιμήκη συνεχή κυκλώματα.

Οι ερευνητές ήθελαν να αναπτύξουν έναν νέο τύπο αγώγιμου υλικού που θα μπορούσε να εκτυπωθεί τρισδιάστατα απευθείας σε ρούχα σε πολύπλοκα μοτίβα. Για να φτιάξουν το «μελάνι» τους, οι ερευνητές ανέμιξαν LM και άλας αλγινικού οξέως. Η ανάδευση του διαλύματος και η απομάκρυνση της περίσσειας υγρού οδήγησε σε μικροσταγονίδια LM επικαλυμμένα με κέλυφος μικρογέλης αλγινικού. Αρχικά το υλικό ήταν πολύ παχύρρευστο μέχρι που πιέστηκε μέσα από ένα ακροφύσιο για τρισδιάστατη εκτύπωση, το οποίο έσπασε τους δεσμούς υδρογόνου της μικρογέλης και το έκανε πιο ρευστό. Μόλις το υλικό έφτασε στην επιφάνεια του υφάσματος, οι δεσμοί υδρογόνου αναμορφώθηκαν, με αποτέλεσμα το τυπωμένο σχέδιο να διατηρήσει το σχήμα του.

Η ομάδα εκτύπωσε με το νέο υλικό σε μια ποικιλία επιφανειών, όπως χαρτί, πολυεστερικά υφάσματα, μη υφασμένα υφάσματα και ταινία με βάση το ακρυλικό. Αν και τα τυπωμένα σχέδια δεν ήταν αρχικά αγώγιμα, οι ερευνητές τα ενεργοποίησαν τεντώνοντας, πιέζοντας ή παγώνοντάς τα, γεγονός που έσπασε τα αποξηραμένα δίκτυα αλγινικού οξέως και τα μικροσταγονίδια LM επανασυνδέθηκαν. Μετά την ενεργοποίηση, τα τυπωμένα κυκλώματα είχαν εξαιρετική ηλεκτρική αγωγιμότητα και αντοχή στην καταπόνηση.

Για να μελετήσει τις δυνατότητες του υλικού, η ομάδα εκτύπωσε απλά κυκλώματα σε μια σειρά εμπορικών ρούχων. Σε ένα μπλουζάκι, εκτύπωσαν μια ετικέτα που κατεύθυνε ένα smartphone που ήταν τοποθετημένο κοντά στο να ανοίξει έναν ιστότοπο. Άλλοι τυπωμένοι αισθητήρες παρακολουθούσαν την κίνηση της άρθρωσης του αγκώνα ή του γονάτου. Το υλικό τρισδιάστατης εκτύπωσης LM-alginate μπορεί να ανακυκλωθεί με εμποτισμό του υφάσματος σε ένα ασθενές διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου, ανακτώντας εκ νέου το ​​υγρό μέταλλο για νέες εφαρμογές.

ΠΗΓΗ: https://techxplore.com/news/2022-04-3d-smart-liquid-metal-alginate-ink.html?utm_source=nwletter&utm_medium=email&utm_campaign=daily-nwletter

ΕΙΚΟΝΑ: Credit: Karlis Dambrans. (CC BY 2.0).

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ: Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb και ο πλανήτης Αφροδίτη,μπορούν να συμβάλλουν στην πρόβλεψη του μέλλοντος του πλανήτη μας, σύμφωνα με επιστημονική ομάδα!