16 ژوئن 2022 -توسط دانشگاه بریتیش کلمبیا
احمدرضا غفارخواه، دانشجوی دکترای UBC Okanagan از یک چاپگر سه بعدی برای ایجاد حسگرهای کوچک و بسیار دقیق استفاده می کند که می توانند در لباس و تجهیزات ادغام شوند. اعتبار: عکس UBC Okanagan
ایجاد چاپ اکستروژن با وضوح بالا – به چاپ سه بعدی فکر کنید اما با جوهری که الکتریسیته را هدایت می کند – محققان دانشگاه بریتیش کلمبیا (UBC) را قادر به کشف پتانسیل دستگاه های حرکتی پوشیدنی انسان کرده است. تحقیقات آنها در Carbon منتشر شده است.
فناوری‌های پوشیدنی – ساعت‌های هوشمند، مانیتورهای قلب، دستگاه‌های کمک‌کننده خواب، حتی پیش‌خوان‌ها- به بخشی از زندگی روزمره تبدیل شده‌اند. و محققان آزمایشگاه نانومواد و نانوکامپوزیت‌های پلیمری UBC Okanagan حسگرهای کوچک‌تر، سبک‌تر و بسیار دقیق‌تری ایجاد کرده‌اند که می‌توانند در لباس و تجهیزات ادغام شوند.
با همکاری دانشگاه Drexel و دانشگاه تورنتو، تیم تحقیقاتی UBCO در حال بررسی یک رویکرد چاپ اکستروژن با وضوح بالا برای توسعه دستگاه‌های کوچک با عملکرد دوگانه – سپرهای تداخل الکترومغناطیسی (EMI) و حسگر حرکت بدن است.
دکتر محمد ارجمند، استادیار و کرسی تحقیقاتی کانادا در مهندسی مواد پیشرفته و پلیمر در دانشکده مهندسی UBC Okanagan، توضیح می دهد که این سپرهای EMI کوچک و سبک وزن می توانند در صنایع مراقبت های بهداشتی، هوافضا و خودرو کاربرد داشته باشند.
تیم دکتر ارجمند با استفاده از یک نانو ماده معدنی دوبعدی به نام MXene، در کنار یک پلیمر رسانا، جوهر رسانا را با تعدادی ویژگی سفارشی کرده اند که انطباق با فناوری های پوشیدنی را آسان تر می کند.
او می‌گوید: «مواد پیشرفته یا هوشمندی که رسانایی الکتریکی و انعطاف‌پذیری را فراهم می‌کنند، بسیار مورد توجه هستند. چاپ اکستروژن این مواد رسانا امکان الگوسازی در مقیاس ماکرو را فراهم می‌کند، به این معنی که می‌توانیم اشکال یا هندسه‌های مختلفی تولید کنیم و محصول انعطاف‌پذیری معماری برجسته‌ای خواهد داشت.»
احمدرضا غفارخواه دانشجوی دکتری توضیح می‌دهد که در حال حاضر فناوری‌های ساخت این مواد کاربردی بیشتر به ساختارهای چند لایه و غیرپیچیده محدود می‌شود که امکان ادغام فناوری‌های نظارتی را فراهم نمی‌کند.
غفارخواه می گوید: “این ساختارهای چاپی را می توان با ریز ترک ها برای ایجاد حسگرهای بسیار حساس کاشت. ترک های ریز در ساختار آنها برای ردیابی ارتعاشات کوچک در محیط اطراف خود استفاده می شود.” این ارتعاشات می تواند بسیاری از فعالیت های انسان از جمله تنفس، حرکات صورت، صحبت کردن و همچنین انقباض و شل شدن عضله را تحت نظر داشته باشد.
با بازگشت به توجه به صفحه طراحی، محققان UBCO توانستند چالش بزرگی را که چاپ اکستروژن با آن مواجه می‌شود، حل کنند. پیش از این، این فناوری اجازه چاپ با وضوح بالا را نمی داد، بنابراین ساخت ساختارهای بسیار دقیق دشوار بود.
دکتر ارجمند توضیح می‌دهد: «در مقایسه با فناوری‌های تولید مرسوم، چاپ اکستروژن سفارشی‌سازی، کاهش ضایعات مواد و تولید سریع را ارائه می‌کند، در حالی که فرصت‌های متعددی را برای لوازم الکترونیکی پوشیدنی و هوشمند باز می‌کند». همانطور که تکنیک های چاپ اکستروژن بهبود می یابد، دریچه ای را به روی بسیاری از نوآوری های منحصر به فرد باز می کند.
محققان به بررسی کاربردهای اضافی برای جوهرهای چاپ اکستروژن که فراتر از سپرهای EMI و لوازم الکترونیکی پوشیدنی هستند، ادامه می‌دهند.
