无需加热或光照,全新3D打印墨水问世,助力可回收电路制造 

3D打印技术 /[科研]
2024-08-13 08:01
导读:传统的3D打印技术通常需要结合热量、压力和光线才能将原材料变成刚性结构。例如,在熔融沉积成型 (FDM) 打印中,细丝材料需要先熔化,再通过冷却形成最终结构;而在树脂3D打印中,液态材料需要通过紫外线照射才能固化成型。
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图片来源:自然通讯

2024年8月13日,据资源库了解,来自美国和韩国的研究人员最近开发出一种创新的3D打印新型墨水,无需加热、光照或使用有毒化学品,就能制造出易于回收的电路和其他结构。相关研究已经发表在《自然通讯》杂志上,并得到了美国国家科学基金会和韩国国家研究基金会的支持。

在这项新研究中,研究团队使用了一种名为聚 N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)的聚合物。这种材料无毒,早在20世纪50年代末就已被合成,并被广泛应用于生物传感、药物控制输送和水净化等领域。研究人员发现,只需在室温下将PNIPAM注入盐水中,便能几乎瞬间使其凝固,无需加热、光照或有毒溶剂。

研究人员通过商用医疗级3D打印机,将聚合物挤出并泵入氯化钙和水的混合溶液中,迅速形成整齐且复杂的导电结构。他们甚至利用这一方法打印了一个混合了碳纳米管的电路,并成功为一个小灯泡供电。值得注意的是,这些打印出来的结构可以通过将其溶解在淡水中进行回收,随后在70ºC的温度下蒸发水分即可。

加州大学圣地亚哥分校的论文作者Jinhye Bae教授指出,该方法“在完全环境友好的条件下进行,无需额外步骤、特殊设备、有毒化学品、加热或压力。”由于PNIPAM聚合物能够轻松恢复至原始状态,用它制造的结构非常适合用于一次性电子产品、机器人组件和原型制造。

尽管PNIPAM的水溶性和温度敏感特性可能限制其应用范围,但研究人员认为,通过与其他材料(如碳纳米管)结合,可以显著增强其热性能和机械性能。Bae教授进一步表示:“这为回收聚合物材料提供了一种简单且环保的解决方案。”

在电子垃圾处理需求日益增加的背景下,这种能够轻松回收设备中电路的技术,将有助于推进更加环保的制造业。
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