3D nyomtatással készül az okos e-ruha

A kínai Csöcsiangi Egyetem kutatói felfedeztek egy új módszert, amivel elektronikus áramköröket tartalmazó, folyékony fém mikrogéleket (LMM) lehet ruházatokra nyomtatni. Az additív gyártáshoz fejlesztett, újrahasznosítható festékanyag létrehozásához folyékony fémek (leginkább gallium) mikrocseppjeit kellett alginát bázisú mikrogél héjba zárni. Az így kapott LMM egy sor ipari folyamatot tehet gördülékenyebbé, lévén, hogy jelentősen megkönnyíti az amúgy nehezen kezelhető folyékony fémek feldolgozását, miközben lehetővé teszi rugalmas elektronika nyomtatását – rendkívül változatos felületekre.

A 3D Printing Industry beszámolója szerint kifejezetten olcsó megoldásról van szó, és egy pólóra már sikeresen rá is nyomtattak vele egy működő (egyelőre csak új honlap automatikus megnyitására alkalmas) NFC-antennát. Ez ugyebár egy olyan rövid hatótávolságú kommunikációs platform kulcsalkatrésze, amit okostelefonokból és viselhető okoseszközökből ismerünk: arra jó, hogy csupán összeérintéssel könnyen-gyorsan továbbítsunk vele adatokat két vagy több készülék között.

Át kellett verni a galliumot

- Hirdetés -

Ha folyékony fémekről van szó, akkor azon a szobahőmérsékleten folyékony fémeket kell érteni, és ezekből nincs túl nagy választák a Föld nevű bolygón. Csak a -38,8oC-on olvadó higany és a 29,8oC-os olvadási ponttal rendelkező gallium jöhet számításba. Mivel előbbi nem kicsit mérgező, és egyéb tulajdonságai miatt sem alkalmas rá, hogy tartósan emberi szervezet közelében legyen, a kínaiak számára egyértelmű volt, hogy a biztonságosabb galliumból kell folyékony alkatrészeket gyártaniuk.

Persze ez a fém sem ártalmatlan: a nitrátja és az oxidja halálos lehet, de csak akkor, ha lenyeljük. Mivel nem igazán eszünk textilt (gyermekruházatokon pedig aligha fogják alkalmazni), megfelelő alapanyaga lehet nyomtatható alkatrészeknek – már csak azért is, mert kitűnő vezető. A kutatók szerint rugalmas áramkörök, energiagyűjtő alkatrészek, viselhető készülékek, sőt, akár e-bőr gyártására is használható, ám tiszta állapotában túl nagy a felületi feszültsége ahhoz, hogy összetett mintákat alkossanak belőle.  A megoldást egy vizes nátrium-alginát oldat jelentette: a hozzáadásával megregulázták (mikrogél borítású szemcsékbe zárták) a fémcseppeket, amelyek ilyen formában már alkalmasak rá, hogy a belőlük készült LMM additív gyártásban is használható legyen.

Akár az űrbe is mehet

Bár a folyamat kerek egésznek tűnik, a pusztán kinyomtatott LMM-minta még nem vezetőképes. Csak azután lesz az, hogy „aktiválják”, vagyis enyhe (legfeljebb ötszázalékos) nyújtással megtörik a benne lévő alginát-kötéseket. Érdekes bravúr, hogy a vezetőképesség az áramkörök fagyasztásával, majd megnyomásával szintén visszaállítható, tehát az anyag extrém környezetben, így a világűrben ugyancsak jó szolgálatot tehet.

Tesztekkel bizonyították, hogy a 3D nyomtatásra alkalmas LMM karakterisztikája egy sor olyan tulajdonságot rejt, amelyek nélkülözhetetlenek rugalmas elektronikai eszközök gyártásához. A remek vezetőképesség megtartása mellett szokatlan felületeken is tökéletesen alkalmazható, és nyomásra csak kis késleltetéssel ad szignifikáns válaszreakciót.

A tudósok reményei szerint egy nap olcsó, szabadon testre szabható opciókkal ellátott anyagot tesznek le az asztalra, azzal a lehetőséggel, hogy az innováció okos e-ruházatok, egészségmonitorozó eszközök, tapintásra reagáló digitális megoldások és ember-számítógép interakciók részévé válik.

Gábor János, Okosipar.hu

Akár ez is tetszhet