Le processus d’impression 3D multi-matériaux alimente les appareils portables
Des chercheurs ont mis au point une nouvelle méthode combinant l’impression par jet d’aérosol multi-matériaux et l’impression par extrusion pour la fabrication de vêtements piézoélectriques.
Il est difficile de fabriquer complètement des appareils électroniques qui peuvent s’alimenter en utilisant un seul processus d’impression en raison de la complexité de l’impression avec différents matériaux qui incluent un mécanisme de récupération d’énergie.
Cependant, des chercheurs de l’Université de Notre Dame et Université Purdue ont conçu une nouvelle méthode qui combine différentes techniques d’impression 3D qui peuvent créer des dispositifs portables piézoélectriques en une seule fois.
La méthode développée par l’équipe, qui comprenait le professeur agrégé de l’Université de Notre Dame Yanliang Zhang et Ph.D. Yipu Du, étudiante, combine l’impression par jet d’aérosol multi-matériaux et l’impression par extrusion. Cela lui permet « d’intégrer une large gamme de matériaux fonctionnels et structurels sur une seule plate-forme », a déclaré Zhang, professeur en aérospatiale et en ingénierie, dans un communiqué de presse.
La plate-forme peut combiner des matériaux fonctionnels et structurels pour fabriquer des appareils qui récupèrent de l’énergie pour s’alimenter, a-t-il déclaré. Cela rationalise les processus, réduisant le temps et l’énergie nécessaires à la fabrication d’un appareil tout en garantissant les performances des appareils imprimés, a déclaré Zhang.
Des chercheurs de l’Université de Notre Dame et de l’Université Purdue ont développé une méthode d’impression hybride qui combine l’impression par jet d’aérosol multi-matériaux et l’impression par extrusion pour développer des dispositifs portables auto-alimentés.
Prouver la plate-forme
Pour démontrer leur processus, Zhang et Du ont collaboré avec une équipe de Purdue dirigée par le professeur Wenzhuo Wu pour développer des appareils portables auto-alimentés utilisant la plate-forme.
Plus précisément, l’équipe a imprimé des capteurs piézoélectriques à base de nanofils de tellure qui sont conformes à la peau humaine, expliquent-ils dans un résumé pour un article sur leur travail dans la revue Lettres nano. Les dispositifs étaient composés de matériaux piézoélectriques à nanofils de tellure intégrés, d’électrodes à nanofils d’argent et de films de silicone.
Les deux méthodes d’impression utilisées dans la plate-forme ont chacune effectué un aspect différent de la fabrication de l’appareil. Le processus utilise un jet d’aérosol pour créer les électrodes en nanofils d’argent, qui ont démontré une conductivité significative ainsi qu’une extensibilité sans avoir besoin de frittage, selon les chercheurs. La flexibilité des électrodes est la clé de l’aspect portable de l’appareil, car elles peuvent se conformer au mouvement humain.
La méthode d’extrusion a imprimé les films de silicone, qui servent de substrat étirable, et les couches d’isolation électrique entre le tellure et l’argent imprimés, ont écrit les chercheurs.
Fonctionnalité de test
Les chercheurs ont testé les appareils pour évaluer les performances, ont-ils déclaré. « Les dispositifs piézoélectriques portables imprimés ont été attachés à un poignet humain pour détecter différents gestes de la main et à un cou humain pour détecter les battements cardiaques sans utiliser de source d’alimentation externe », ont-ils écrit dans le résumé.
Dans l’ensemble, la recherche a prouvé la possibilité d’imprimer des vêtements entièrement autonomes et peut également éclairer l’avenir de l’impression d’une variété d’appareils électroniques.
« Nous sommes ravis de voir le large éventail d’opportunités qui s’ouvriront pour l’électronique imprimée et les appareils portables en raison de ce processus d’impression très polyvalent », a déclaré Zhang dans un communiqué de presse.
