Szelakowe płytki drukowane w celu ochrony środowiska

"Zielona" elektronika dzięki badaniom EMPA nad wykorzystaniem znanego biomateriału do matryc chipowych:... odchodów koszenilowych

Opakowanie "intelligenti" dzięki czujnikom kontrolującym towar, zwłaszcza łatwo psujących się, jak np owoce i warzywa, na długich trasach transportowych są a trend na przyszłość.
Jednak drukowana i jednorazowa elektronika również powoduje poważne problemy: metale w farbach drukarskich są drogie, a utylizacja ich w sposób przyjazny dla środowiska jest również bardzo droga, co pogłębia problem e-odpadów. Nowe rozwiązanie, opracowane w Szwajcaria przez naukowców zEMPA, ma temu zaradzić.

Pierwszy 127-kubitowy procesor kwantowy jest produkowany przez IBM

Dokładniej, szybciej i taniej z wydzielinami owadów

Naukowcy na całym świecie od lat pracują nad wytwarzaniem obwodów elektrycznych i elektronicznych z wykorzystaniem procesów addytywnych, takich jak np Drukowanie robotów 3D (tak zwany "Robocasting”) z wielkim sukcesem, ale teraz taka postawa staje się problemem.
Cząsteczki metali, które sprawiają, że takie „atramenty” przewodzą prąd elektryczny, zaostrzają problem e-odpadów.
Problem jest tym poważniejszy, że „śmieci” tego typu generowane przez rynek prawdopodobnie wzrośnie w przyszłości w związku z wprowadzenie na rynek nowych typów czujników jednorazowych, z których część jest i będzie używana tylko przez kilka dni.
„Bezużyteczne odpady”, myśli Gustava Nyströma, kierownik specjalistycznego centrum badawczego Cellulose & Wood Materials z Szwajcarskie Laboratoria Federalne dla Nauka o materiałach i technologia: „Istnieje pilna potrzeba materiałów, które równoważą wydajność elektroniki, koszty i zrównoważony rozwój”.
Aby rozwinąć tusz ekologiczny, zespół szwedzkiego naukowca postawił sobie zatem ambitne cele: nie zawierają metali, są nietoksyczne i biodegradowalne. A także myśląc o praktycznych zastosowaniach łatwo formowalny i odporny na wilgoć i umiarkowane ciepło.

Pierwszy 127-kubitowy procesor kwantowy jest produkowany przez IBM

Wydłużone płytki grafitu zmieszane z cząsteczkami sadzy

I ricercatori dell 'EMPA wybrali tzw węgiel tanie jak materiał przewodzący, jak niedawno podkreślili w magazynie „Doniesienia naukowe".
Dokładniej: Wydłużone płytki grafitowe zmieszane z drobnymi cząsteczkami sadzy, które ustanawiają kontakt elektryczny między tymi samymi strukturami, a wszystko to w matrycy wykonanej z dobrze znanego biomateriału: szelaku, który otrzymuje się z odchodów lub wydzielin łusek.
Le owady łuskowate lub, niewłaściwie, kokcydia (Coccoidea Handlirsch) to nadrodzina owadów roślinożerny zawarte w zamówieniu Rynchota (podrząd jednoskrzydłe, sekcja sternoryncha). Nazwa koszenila pochodzi od hiszpańskiego Cochinilla ( 'świnia drewna"). Są to wyłącznie owady roślinożerne i stanowią jedną z najważniejszych grup owadów szkodliwych.
W przeszłości używano go do robienia nagrania muzyczne; dziś jest używany m.in lakier do instrumentów drewnianych oraz do lakierowania paznokci.
Jego zalety dokładnie odpowiadają pożądanemu profilowi ​​badaczy. Ponadto jest rozpuszczalny w alkoholu, dzięki czemu jest niedrogim rozpuszczalnikiem, który odparowuje po nałożeniu i wyschnięciu tuszu.

Tak więc w Szwajcarii nawet grzyby nauczyły się… pisać

Płynny materiał poddany bocznej sile ścinającej

Mimo tych prostych składników zadanie okazało się trudniejsze niż przypuszczano. Dzieje się tak dlatego, że gdy jest używany w prostym sitodruk lub z nowoczesnymi drukarka 3d, tusz musi wykazywać zachowanie przerzedzanie ścinaniem.
W stanie spoczynku tusz jest dość lepki. Ale w czasie drukowania, kiedy jest poddawany bocznej sile ścinającej, staje się nieco gładszy, podobnie jak niekapiąca farba ścienna, która uzyskuje gładszą teksturę dopiero po nałożeniu siłą wałka.
W przypadku stosowania w produkcji addytywnej, np Wydrukuj 3D w przypadku ramienia robota jest to jednak szczególnie trudne: atrament, który jest zbyt lepki, byłby zbyt twardy – ale jeśli stanie się zbyt płynny podczas drukowania, stałe składniki mogą się oddzielić i zatkać małą dyszę drukarki.

Płynne roboty lubią… komórki do eksploracji ekstremalnych środowisk

Zdane testy w wymagających procesach, takich jak „robocasting”

Aby spełnić niezbędne wymagania, naukowcy intensywnie majstrowali przy recepturze swojego atramentu. Przetestowali dwa rozmiary płytek grafitowych: 40 mikrometrów i 7 do 10 mikrometrów długości.
Wiele zmian i prób było również wymaganych w proporcjach mieszania grafit e sadza, bo za dużo sadza sprawia, że ​​materiał staje się kruchy, co grozi pękaniem i pękaniem po wyschnięciu atramentu.
Czarny z carbone o sadza jest pigmentem powstałym w wyniku niepełnego spalania ciężkie produkty naftowe, quali smoła węglowa, smoła uzyskane od pękanie etylenu, da tłuszcze i oleje roślinne.
Optymalizując formułę i względny skład składników, zespół dsEMPA był w stanie opracować różne warianty atramentu, które mogą być stosowane w różnych dwu- lub trójwymiarowych procesach drukowania.
„Największym wyzwaniem było uzyskanie wysokiej przewodności elektrycznej”mówi Xaviera Aeby'ego, jeden z zaangażowanych badaczy, „i jednocześnie tworzą żelową sieć węgla, grafitu i szelaku”.
Naukowcy z centrum badawczego Materiały celulozowe i drewniane zbadali praktyczne zachowanie tego materiału w różnych fazach.
Na przykład z małym prostopadłościanem testowym: 15 nakładających się siatek z 3D drukarka, wykonane z cienkich drucików o średnicy zaledwie 0,4 mm.
Dowiodło to, że atrament był wystarczający nawet do wymagających procesów, takich jak „Robocasting".

PSI w przyszłości z działem badań Big Data

Tensometr PET z rezystancją elektryczną

Aby udowodnić jego przydatność do tworzenia prawdziwych komponentów, naukowcy zbudowali m.in czujnik odkształcenia: cienki pasek ZWIERZĘ DOMOWE z wydrukowanym na nim wzorem atramentu, którego opór elektryczny zmieniał się z wielką precyzją w zależności od różnych stopni wygięcia.
Ponadto testy wytrzymałości na rozciąganie, stabilności w wodzie i innych właściwości dały obiecujące wyniki, więc zespół badawczy zEMPA jest przekonany, że nowy materiał, który został już opatentowany, sprawdzi się w praktyce.
„Mamy nadzieję, że ten system atramentowy będzie mógł być używany do zastosowań w zrównoważonej elektronice drukowanej”, podsumował Gustava Nyströma.
„Dotyczy to na przykład śladów przewodzących i elementów sensorycznych w inteligentnych opakowaniach i urządzeniach biomedycznych lub w dziedzinie wykrywania żywności i środowiska”.

Istnieje dron, który „wspina się” na drzewa, aby je chronić