Stampa 3D di abiti intelligenti con un nuovo inchiostro liquido alginato di metallo (video)

L’abbigliamento intelligente in futuro potrebbe monitorare la nostra postura, comunicare con gli smartphone e gestire la nostra temperatura corporea, ma prima, gli scienziati devono trovare un modo per stampare convenientemente circuiti complessi, flessibili e durevoli su una varietà di tessuti.
I ricercatori nello studio pubblicato nella rivista ACS Applied Materials & Interfaces, hanno riferito di aver sviluppato un inchiostro per stampa 3D conduttivo fatto di goccioline di metallo liquido rivestite con alginato, un polimero derivato dalle alghe. Il nuovo inchiostro liquido di metallo-alginato può essere stampato in 3D direttamente sugli indumenti, producendo abiti intelligenti che rilevano il tatto, monitorano il movimento, interagiscono con i computer e gestiscono la temperatura (vedi video).

L’elettronica convenzionale è rigida e incapace di resistere ai movimenti di torsione e allungamento che gli indumenti subiscono durante le tipiche attività quotidiane. I metalli liquidi a base di gallio (LM) a causa della loro natura fluida e dell’eccellente conduttività, sono materiali promettenti per l’elettronica flessibile. Tuttavia, i metalli liquidi a base di gallio (LM) non si attaccano bene ai tessuti e la loro grande tensione superficiale li fa appallottolare durante la stampa 3D, piuttosto che formare circuiti continui.
Yong He e i suoi colleghi volevano sviluppare un nuovo tipo di inchiostro conduttivo che potesse essere stampato in 3D direttamente sui vestiti in modelli complessi. I ricercatori per realizzare il loro inchiostro, hanno mescolato i metalli liquidi a base di gallio (LM) e alginato. L’agitazione della soluzione e la rimozione del liquido in eccesso hanno prodotto microgocce LM rivestite con un guscio di microgel di alginato. L’inchiostro era molto denso fino a quando non è stato spremuto attraverso un ugello per la stampa 3D, che ha rotto i legami idrogeno nel microgel e lo ha reso più fluido, una volta che l’inchiostro ha raggiunto la superficie del tessuto, i legami idrogeno si sono riformati, facendo sì che il motivo stampato continuasse a mantenere la sua forma.
Il team di ricercatori ha stampato in 3D il nuovo inchiostro su una varietà di superfici, tra cui carta, tessuti in poliestere, tessuti non tessuti e nastro a base acrilica. I ricercatori sebbene i modelli stampati non fossero inizialmente conduttivi, li hanno attivati allungando, premendo o congelando, il che ha rotto le reti di alginato essiccato per collegare le microgocce di metalli liquidi a base di gallio (LM).
I circuiti stampati dopo l’attivazione avevano un’eccellente conduttività elettrica e proprietà di rilevamento della deformazione. Inoltre, l’applicazione di una piccola tensione ai capi del circuito ne provocava il riscaldamento, anche a temperature molto basse. Il team di ricercatori per dimostrare le capacità dell’inchiostro, ha stampato in 3D una serie di dispositivi elettronici su indumenti commerciali, su una maglietta, hanno stampato un tag di comunicazione a campo vicino che indicava a uno smartphone posizionato nelle vicinanze di aprire un sito web, altri sensori stampati sugli indumenti hanno monitorato il movimento di un’articolazione del gomito o del ginocchio. E un circuito alimentato da una piccola batteria, in meno di un minuto a oltre 48 °C ha riscaldato il motivo stampato. L’inchiostro LM-alginato può essere riciclato immergendo il tessuto in una soluzione debole di idrossido di sodio, recuperando metallo liquido fresco per nuove applicazioni.

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Pino Silvestri, blogger per diletto, fondatore, autore di Virtualblognews, presente su Facebook e Twitter.
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