Создание экструзионной печати с высоким разрешением (подумайте о 3D-печати, но с чернилами, проводящими электричество) позволило исследователям из Университета Британской Колумбии (UBC) изучить потенциал носимых устройств движения человека. Их исследование опубликовано в Carbon.

Носимые технологии — смарт-часы, кардиомониторы, снотворные и даже счетчики шагов — стали частью повседневной жизни. А исследователи из Лаборатории наноматериалов и полимерных нанокомпозитов UBC Okanagan создали еще меньшие, легкие и высокоточные датчики , которые можно интегрировать в одежду и оборудование.

В сотрудничестве с Университетом Дрекселя и Университетом Торонто исследовательская группа UBCO изучает подход к экструзионной печати с высоким разрешением для разработки крошечных устройств с двойной функциональностью — защитой от электромагнитных помех (ЭМП) и датчиком движения тела.

Крошечные и легкие, эти экраны EMI могут найти применение в здравоохранении, аэрокосмической и автомобильной промышленности, объясняет д-р Мохаммад Арджманд, доцент и заведующий кафедрой исследований в Канаде в области перспективных материалов и полимерной инженерии в Инженерной школе UBC Okanagan.

Используя двумерный неорганический наноматериал под названием MXene вместе с проводящим полимером, команда доктора Аржманд разработала проводящие чернила с рядом свойств, упрощающих их адаптацию к носимым технологиям.

«Усовершенствованные или умные материалы , которые обеспечивают электропроводность и гибкость, пользуются большим спросом», — говорит он. «Экструзионная печать этих проводящих материалов позволит создавать узоры в макромасштабе, что означает, что мы можем производить различные формы или геометрию, а продукт будет иметь исключительную архитектурную гибкость».

В настоящее время технологии производства этих функциональных материалов в основном ограничиваются ламинированными и несложными структурами, которые не позволяют интегрировать технологии мониторинга, объясняет докторант Ахмадреза Гаффаркхах.

«Эти печатные структуры могут быть заполнены микротрещинами для разработки высокочувствительных датчиков. Крошечные трещины в их структурах используются для отслеживания небольших вибраций в их окружении», — говорит Гаффаркх. «Эти вибрации могут отслеживать множество действий человека, включая дыхание, движения лица, разговор, а также сокращение и расслабление мышц».

Вернувшись к чертежной доске, исследователи UBCO смогли решить серьезную проблему, с которой сталкивается экструзионная печать. Раньше технология не позволяла печатать с достаточно высоким разрешением, поэтому было сложно производить высокоточные конструкции.

«По сравнению с традиционными производственными технологиями экструзионная печать предлагает индивидуальную настройку, сокращение отходов материалов и быстрое производство, открывая при этом многочисленные возможности для носимой и интеллектуальной электроники», — объясняет доктор Аржманд. «По мере совершенствования методов экструзионной печати открываются двери для многих уникальных инноваций».

Исследователи продолжают исследовать дополнительные области применения красок для экструзионной печати , выходящие за рамки защиты от электромагнитных помех и носимой электроники.