Impresora 3D enhebra fibras electrónicas en tejidos

Impresora 3D enhebra fibras electrónicas en tejidos

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Este resumen visual representa el trabajo de Zhang et al.: Se informa sobre una fácil fabricación en un solo paso de patrones inteligentes basados ​​en fibras coaxiales para textiles electrónicos a través de la impresión 3D equipada con una hilera coaxial. Se pueden fabricar textiles inteligentes versátiles para diferentes propósitos seleccionando diferentes materiales en la construcción de las capas coaxiales. Se demuestran ejemplos como el textil de seda que recolecta energía y el textil de almacenamiento de energía con un rendimiento superior. Crédito: Yingying Zhang / Importar

El potencial de los dispositivos electrónicos portátiles va mucho más allá de los relojes inteligentes, pero nuestras opciones actuales para paquetes de baterías y placas de circuitos no son los calcetines electrónicos más cómodos. Una solución, que está siendo desarrollada por científicos en China, es simplemente imprimir fibras flexibles sobre textiles o ropa de transición. Por ejemplo, imprimieron patrones que pueden recolectar y almacenar electricidad en las telas. Con una impresora 3-D equipada con una aguja coaxial, dibujaron patrones, imágenes y letras en la tela, lo que le dio la capacidad de transformar el movimiento en energía. El avance aparece el 27 de marzo en Importar, una nueva revista de ciencia de materiales de la editorial Cell Press.

“Usamos una impresora 3-D equipada con una boquilla coaxial de fabricación casera para imprimir fibras directamente en textiles y demostramos que podía usarse con fines de gestión de energía”, dice el autor principal Yingying Zhang, profesor del Departamento de Química de Universidad de Tsinghua. “Propusimos un enfoque de boquilla coaxial porque las boquillas de un solo eje permiten imprimir solo una tinta a la vez, lo que restringe en gran medida la diversidad de composición y el diseño de funciones de las arquitecturas impresas”.

Zhang y sus colegas hicieron sus primeros textiles electrónicos impresos en 3D utilizando dos tintas: solución de nanontubos de carbono para construir el núcleo conductor de las fibras y seda de gusano de seda para la vaina aislante (aunque otros laboratorios podrían elegir materiales que se ajusten a la flexibilidad, biocompatibilidad, e impermeabilidad). Las jeringas de inyección llenas de tintas se conectaron a la boquilla coaxial, que se fijó en la impresora 3D. Estos se utilizaron para dibujar patrones diseñados por el cliente, como caracteres chinos que significan IMPRESIÓN, la palabra inglesa SILK y una imagen de una paloma.

Impresora 3D enhebra fibras electrónicas en tejidos
Esta ilustración esquemática muestra ropa inteligente para la gestión de la energía y su rendimiento. El recuadro (i) muestra la densidad Isc de salida de un patrón de cuadrícula inteligente impreso en la manga de la axila de una camisa generado por un brazo en movimiento. El recuadro (ii) es el diagrama del circuito rectificador del sistema de potencia. El recuadro (iii) muestra la densidad Isc de salida rectificada del patrón inteligente. Crédito: Yingying Zhang

Este enfoque difiere de otros grupos que cosen manualmente componentes eléctricos, como fibras LED, en telas, pero estos procesos de varios pasos requieren mucho tiempo y trabajo. La ventaja de utilizar una impresora 3-D es que puede incorporar funciones versátiles en tejidos en un solo paso. El enfoque también es económico y fácil de escalar, ya que la boquilla es compatible con las impresoras 3D existentes y las piezas se pueden intercambiar. Sin embargo, un inconveniente es que la resolución de lo que se puede imprimir se limita a la precisión del movimiento mecánico de la impresora 3D y al tamaño de las boquillas.

Una impresora 3D que deposita fibras electrónicas hechas de una solución de nanotubos de carbono y seda de gusano de seda sobre una tela. Crédito: Yingying Zhang

“Esperamos que este trabajo inspire a otros a construir otros tipos de boquillas de impresora 3-D que puedan generar diseños con una rica diversidad composicional y estructural e incluso que integren múltiples boquillas coaxiales que puedan producir textiles electrónicos multifuncionales en un solo paso”. Dice Zhang. “Nuestro objetivo a largo plazo es diseñar electrónica y materiales híbridos portátiles y flexibles con propiedades sin precedentes y, al mismo tiempo, desarrollar nuevas técnicas para la producción práctica de sistemas portátiles inteligentes con funciones integradas, como detección, activación, comunicación y pronto.”


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