Nová metoda může uložit nanomateriály na ohebné povrchy a 3-D objekty

PIELC 2014: The False Solutions of Green Energy - Wilbert & Foley (Červenec 2019).

Anonim

Po dlouhých cestách od Johannesa Gutenberga je potisk dlouhý. Nyní vědci vyvinuli novou metodu, která využívá plazmu pro tisk nanomateriálů na 3-D objekt nebo na flexibilní povrch, jako je papír nebo tkanina. Tato technika by umožnila snadnější a levnější vytváření zařízení, jako jsou nositelné chemické a biologické senzory, flexibilní paměťové zařízení a baterie a integrované obvody.

Jedním z nejběžnějších metod ukládání nanomateriálů - například vrstvy nanočástic nebo nanotrubek - na povrch je inkoustová tiskárna podobná běžné tiskárně nalezené v kanceláři. Přestože používají dobře zavedenou technologii a jsou poměrně levné, inkoustové tiskárny mají omezení. Nemohou tisknout na textilní nebo jiné pružné materiály, natož na 3-D objekty. Musí rovněž tisknout tekutý inkoust a ne všechny materiály se snadno vyrobí do kapaliny.

Některé nanomateriály lze tisknout technikami aerosolového tisku. Ale materiál musí být zahřát několik stovek stupňů, aby se upevnil do tenkého a hladkého filmu. Další krok není možné pro tisk na látku nebo jiné materiály, které mohou spálit, a znamená vyšší náklady na materiály, které mohou odvádět teplo.

Plazmová metoda přeskočí tento krok ohřevu a pracuje při teplotách, které nejsou příliš teplejší než 40 stupňů Celsia. "Můžete ji použít k uložení věcí na papíře, plastu, bavlně nebo jakýkoli druh textilu, " řekla Meyya Meyyappan z NASA Ames Research Center. "Je ideální pro měkké podklady." Rovněž nevyžaduje, aby byl tiskový materiál tekutý.

Vědci z NASA Ames a Stanford Linear Accelerator Center popisují svou práci v časopise Applied Physics Letters v Americkém ústavu fyziky.

Ukázali svou techniku ​​tím, že na papíře tiskli vrstvu uhlíkových nanotrubic. Smíchaly nanotrubice do plazmy iontů hélia, které pak tryskaly tryskou a na papír. Plazma zaostřuje nanočástice na povrch papíru a vytváří konsolidovanou vrstvu bez nutnosti dalšího ohřevu.

Tým tiskl dva jednoduché chemické a biologické senzory. Přítomnost určitých molekul může změnit elektrický odpor uhlíkových nanotrubic. Měřením této změny zařízení může identifikovat a určit koncentraci molekuly. Vědci provedli chemický senzor, který detekuje plyn amoniaku a biologický senzor, který detekuje dopamin, molekulu spojenou s poruchami, jako je Parkinsonova choroba a epilepsie.

Ale to byly jen jednoduché důkazy o principu, řekl Meyyappan. "Existuje široká škála aplikací biosenzoru." Můžete například udělat senzory, které monitorují biomarkery v oblasti zdraví, jako je cholesterol nebo potravinářské patogeny jako E. coli a Salmonella.

Vzhledem k tomu, že metoda používá jednoduchou trysku, je univerzální a lze ji snadno zvětšit. Například systém může mít mnoho trysek, jako je sprchová hlavice, což umožňuje tisknout na velké plochy. Nebo by se tryska mohla chovat jako hadice, která by mohla sprejovat nanomateriály na povrchu třírozměrných objektů.

"Může to dělat věci, které inkoustový tisk nemůže dělat, " řekl Meyyappan. "Ale jakýkoli inkoustový tisk může udělat, může to být docela konkurenční."

Metoda je připravena pro komercializaci, řekl Meyyappan a měl by být poměrně levný a přímočaře se rozvíjet. Právě teď výzkumníci navrhují techniku ​​pro tisk dalších druhů materiálů, jako je měď. Poté mohou tisknout materiály použité na baterie na tenké plechy, například hliník. List může pak být přemístěn do malých baterií pro mobilní telefony nebo jiné zařízení.

menu
menu