Impression 3D de vêtements intelligents avec une nouvelle encre liquide à base d’alginate de métal

Impression 3D de vêtements intelligents avec une nouvelle encre liquide à base d'alginate de métal

Résumé graphique. Crédit: Matériaux appliqués et interfaces ACS (2022). DOI : 10.1021/acsami.1c22975

À l’avenir, les vêtements intelligents pourraient surveiller notre posture, communiquer avec les smartphones et gérer notre température corporelle. Mais d’abord, les scientifiques doivent trouver un moyen d’imprimer de manière rentable des circuits complexes, flexibles et durables sur une variété de tissus. Aujourd’hui, les chercheurs qui rapportent dans Matériaux appliqués et interfaces ACS ont développé une encre d’impression 3D conductrice composée de gouttelettes de métal liquide recouvertes d’alginate, un polymère dérivé d’algues.

L’électronique conventionnelle est rigide et incapable de résister aux mouvements de torsion et d’étirement que subissent les vêtements lors des activités quotidiennes typiques. En raison de leur nature fluide et de leur excellente conductivité, les métaux liquides (LM) à base de gallium sont des matériaux prometteurs pour l’électronique flexible. Cependant, les LM ne collent pas bien aux tissus et leur grande tension de surface les fait se gonfler lors de l’impression 3D, plutôt que de former des circuits continus. Yong He et ses collègues voulaient développer un nouveau type d’encre conductrice pouvant être imprimée en 3D directement sur les vêtements selon des motifs complexes.

Pour fabriquer leur encre, les chercheurs ont mélangé du LM et de l’alginate. L’agitation de la solution et l’élimination de l’excès de liquide ont donné des microgouttelettes de LM recouvertes d’une enveloppe de microgel d’alginate. L’encre était très épaisse jusqu’à ce qu’elle soit pressée à travers une buse pour l’impression 3D, ce qui a rompu les liaisons hydrogène dans le microgel et l’a rendu plus fluide. Une fois que l’encre a atteint la surface du tissu, les liaisons hydrogène se sont reformées, ce qui a permis au motif imprimé de conserver sa forme. L’équipe a imprimé en 3D la nouvelle encre sur une variété de surfaces, y compris du papier, des tissus en polyester, des tissus non tissés et du ruban à base d’acrylique. Bien que les motifs imprimés n’étaient pas initialement conducteurs, les chercheurs les ont activés en les étirant, en les pressant ou en les congelant, ce qui a rompu les réseaux d’alginate séchés pour connecter les microgouttelettes de LM.






Crédit : American Chemical Society

Après activation, les circuits imprimés avaient d’excellentes propriétés de conductivité électrique et de détection de contrainte. De plus, l’application d’une petite tension aux extrémités du circuit l’a fait chauffer, même à des températures très froides. Pour démontrer les capacités de l’encre, l’équipe a imprimé en 3D une série de composants électroniques sur des vêtements commerciaux. Sur un T-shirt, ils ont imprimé une étiquette de communication en champ proche qui dirigeait un smartphone placé à proximité pour ouvrir un site Web. D’autres capteurs imprimés sur les vêtements surveillaient le mouvement d’une articulation du coude ou du genou. Et un circuit alimenté par une petite batterie a chauffé le motif imprimé à plus de 120 F en moins d’une minute. L’encre LM-alginate peut être recyclée en trempant le tissu dans une solution d’hydroxyde de sodium faible, récupérant le métal liquide frais pour de nouvelles applications.


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Plus d’information:
Pengcheng Wu et al, Liquid Metal Microgels for Three-Dimensional Printing of Smart Electronic Clothes, Matériaux appliqués et interfaces ACS (2022). DOI : 10.1021/acsami.1c22975

Fourni par American Chemical Society

Citation: Impression 3D de vêtements intelligents avec une nouvelle encre liquide métal-alginate (13 avril 2022) récupéré le 13 avril 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-04-3d-smart-liquid-metal-alginate-ink. html

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