Detta visuella abstrakt skildrar arbetet av Zhang et al.:En enkel tillverkning i ett steg av koaxialfiberbaserade smarta mönster för e-textil genom 3D-utskrift utrustad med en koaxial spinndysa rapporteras. Mångsidiga smarta textilier för olika ändamål kan tillverkas genom att välja olika material inkonstruktion av koaxialskikten. Exempel som silke-energi-skördande textil och energilagringstextil med överlägsen prestanda visas. Kredit:Yingying Zhang / Materia
Potentialen för bärbar elektronik går långt utöver smarta klockor, men våra nuvarande alternativ för batteripaket och kretskort ger inte de mest bekväma E-strumporna. En lösning, utvecklas av forskare i Kina, är att helt enkelt skriva ut flexibla fibrer på övergångstextilier eller kläder. Till exempel, de tryckte mönster som kan skörda och lagra elektricitet på tyger. Med en 3D-skrivare utrustad med en koaxial nål, de ritade mönster, bilder, och bokstäver på tyg, ger den förmågan att omvandla rörelse till energi. Förskottet visas den 27 mars Materia , en ny materialvetenskapstidskrift från förlaget Cell Press.
"Vi använde en 3D-skrivare utrustad med ett hemmagjordt koaxialmunstycke för att direkt skriva ut fibrer på textilier och visade att den kunde användas för energihushållningsändamål, säger seniorförfattaren Yingying Zhang, en professor vid institutionen för kemi vid Tsinghua University. "Vi föreslog en koaxialmunstyckesmetod eftersom enkelaxliga munstycken tillåter att endast ett bläck kan skrivas ut åt gången, på så sätt begränsar den sammansatta mångfalden och funktionsdesignen av tryckta arkitekturer kraftigt. "
Zhang och hennes kollegor gjorde sina första 3-D-tryckta E-textilier med två bläck – en lösning av kolnanonrör för att bygga den ledande kärnan av fibrerna och silkesilke för det isolerande höljet (även om andra laboratorier kunde välja material som anpassar sig för flexibilitet, biokompatibilitet, och vattentäthet). Injektionssprutor fyllda med bläcket var anslutna till koaxialmunstycket, som fixades på 3-D-skrivaren. Dessa användes för att rita kunddesignade mönster, som kinesiska tecken som betyder UTSKRIFT, det engelska ordet SILK, och en bild på en duva.
Denna schematiska illustration visar smarta kläder för energihantering och dess prestanda. Insats (i) visar utmatning Isc -densitet för ett smart rutnätmönster tryckt på underarmshylsan på en skjorta som genereras av en arm som rör sig. Insats (ii) är likriktarkretsschemat för kraftsystemet. Insättning (iii) visar den likriktade utmatade Isc-densiteten för det smarta mönstret. Upphovsman:Yingying Zhang
Detta tillvägagångssätt skiljer sig från andra grupper som manuellt syr elektriska komponenter, såsom LED-fibrer, i tyger, men dessa flerstegsprocesser är arbetsintensiva och tidskrävande. Styrkan med att använda en 3D-skrivare är att den kan bygga mångsidiga funktioner i tyger i ett enda steg. Tillvägagångssättet är också billigt och lätt att skala, eftersom munstycket är kompatibelt med befintliga 3D-skrivare, och delarna kan bytas. Dock, en nackdel är att upplösningen på vad som kan skrivas ut är begränsad till den mekaniska rörelsenoggrannheten hos 3D-skrivaren och munstyckenas storlek.
"Vi hoppas att detta arbete kommer att inspirera andra att bygga andra typer av 3D-skrivarmunstycken som kan generera design med rik kompositions- och strukturell mångfald och till och med att integrera flera koaxiala munstycken som kan producera multifunktionella E-textilier i ett steg, " Zhang säger. "Vårt långsiktiga mål är att designa flexibel, bärbara hybridmaterial och elektronik med oöverträffade egenskaper och, på samma gång, utveckla nya tekniker för praktisk produktion av smarta bärbara system med integrerade funktioner, såsom avkänning, aktivera, kommunicera, och så vidare."
