3D-печатные галлий-углеродные композиты разработаны для носимых устройств

Исследователи из Португалии используют композиты галлий-углерод для 3D-печати систем датчик-нагреватель-батарея в носимой электронике. Эти приложения требуют гибких, прочных материалов, которые сохраняют функциональность при нагрузках. Жидкие металлы на основе галлия (ЖМ) идеально подходят для этих целей благодаря их высокой проводимости и жидкостной деформируемости. Однако печать LM на основе галлия сопряжена с трудностями из-за их низкой вязкости и высокого поверхностного натяжения.

2D и 3D цифровая печать композитными чернилами Ga-CB-SIS на различных носителях. (Изображение предоставлено: Университет Коимбры) <п>Для решения этих проблем команда разработала блок-сополимер галлия, углеродной сажи и изопрена (Ga-CB-SIS). Этот композит экономически эффективен и экологичен, заменяя такие металлы, как серебро, углеродом. Он пригоден для цифровой печати и не требует спекания, что устраняет необходимость термического спекания и позволяет осуществлять многослойную 3D-печать. Композит также обладает превосходной адгезией к различным основам, включая термочувствительные материалы.

Ga-CB-SIS может выполнять множество функций, в том числе в качестве межсоединений, датчиков, нагревателей и электродов для хранения энергии. Он обладает свойствами самовосстановления при воздействии паров растворителя, что способствует эффективному ремонту цепи. Более того, композит пригоден для вторичной переработки, причем восстановление галлия продемонстрировано с использованием глубокоэвтектического растворителя (DES).

Разработка композита включала оптимизацию соотношения CB/Ga для баланса проводимости и механической целостности. Соотношение CB/Ga 0,043 было признано оптимальным, обеспечивающим низкое сопротивление и стабильное поведение при нагрузках. Такое соотношение также обеспечивало возможность печати и растяжимость, что делало композит пригодным для различных применений, включая низкоомные нагреватели, батареи и электрические соединения.

В целом, Ga-CB-SIS представляет собой устойчивое решение для 3D-печати в носимой и перерабатываемой электронике, объединяющее функции датчика, аккумулятора и нагрева в одном устройстве. Свойства композита и возможность печати открывают двери для инновационных применений в гибкой и растягивающейся электронике.

<стр>Вы можете прочитать полную исследовательскую работу под названием: Галлий-углерод: универсальный композит для устойчивой 3D-печати интегрированных систем датчик-нагреватель-батарея в носимой и перерабатываемой электронике, из Университета Коимбры по этой ссылке.