Исследователи используют 3D-принтеры для вплетения носимой электроники в одежду

Команда китайских исследователей разработала новую технику для использования 3D-принтеров, чтобы связать электронные материалы с текстилем одежды и дать им возможность получать биомеханическую энергию от движения человека.

«Мы использовали 3D-принтер, оснащенный самодельной коаксиальной насадкой, для прямой печати волокон на текстиле и продемонстрировали, что его можно использовать в целях управления энергопотреблением», - говорит старший писатель Иньин Чжан, профессор кафедры химии в университете Цинхуа. , «Мы предложили подход коаксиальных форсунок, потому что одноосевые форсунки позволяют печатать только одну краску за раз, таким образом, значительно ограничивая композиционное разнообразие и функциональное проектирование печатных архитектур».

Чжан и ее коллеги 3D напечатали свой первый электронный текстиль, используя две «чернила»: одна представляет собой раствор из углеродных нанотрубок, который служил в качестве проводящего сердечника, а вторая состояла из шелка шелкопряда, используемого для изоляции проводящих волокон. Два инъекционных шприца, заполненные чернилами, были соединены с коаксиальным соплом, которое было закреплено на 3D-принтере. Эти шприцы были использованы для создания нестандартных рисунков, которые затем использовались в качестве трибоэлектрического наногенератора. По словам исследователей, умный текстиль может собирать биомеханическую энергию от движения человека и достигать удельной мощности до 18 мВт / м2.

Новый подход более эффективен, чем другие попытки вшивания электрических компонентов в ткани. Технология 3D печати позволяет исследователям с легкостью встраивать универсальные функции в ткани. Этот подход также является дешевым и легко масштабируемым, поскольку сопло совместимо с существующими 3D-принтерами, а детали можно менять местами. Однако недостатком является то, что разрешение ограничено точностью механического перемещения 3D-принтера и размером сопел.

Это исследование проводится в то время, когда использование носимых технологий становится все более распространенным из-за потенциала, который они предлагают. «Мы надеемся, что эта работа вдохновит других на создание других типов сопел для 3D-принтеров, которые могут создавать проекты с богатым композиционным и структурным разнообразием и даже для интеграции нескольких коаксиальных сопел, которые могут производить многофункциональный электронный текстиль за один шаг», - говорит Чжан. , «Нашей долгосрочной целью является разработка гибких пригодных для носки гибридных материалов и электроники с беспрецедентными свойствами и в то же время разработка новых технологий для практического производства интеллектуальных носимых систем с интегрированными функциями, такими как распознавание, приведение в действие, связь и скоро."

О работе сообщается в журнале Matter .