3D-tulostus sähköisesti vaihdettavat materiaalit
3D-tulostettava muste voi muuttaa väriä sähkön vaikutuksesta, jolloin ihmiset voivat tehdä pikselinäytöksiä, pehmeitä robotteja ja 3D-elektroniikkalaitteita.
Monimutkaisten, sähköä johtavien ja väriä muuttavien 3D-rakenteiden luominen on ollut suuri haaste optoelektronisille sovelluksille.Perinteiset 3D-tulostusmenetelmät eivät voi tuottaa materiaaleja, joissa johtavuus yhdistyy sähkökemialliseen kytkettävyyteen, mikä rajoittaa niiden käyttöä pikselinäytöissä, pehmeissä robottitoimilaitteissa ja muissa laitteissa, jotka vaativat dynaamisia, ohjattavia materiaaleja.
Heidelbergin ja Stuttgartin yliopistojen tutkijat käsittelivät tätä ongelmaa kehittämällä uuden metakrylaattipohjaisen "musteen", joka sisältää redox-aktiivisia karbatsoliryhmiä.Nämä redox-yksiköt sallivat polymeeriketjujen luovuttaa tai vastaanottaa elektroneja, mikä tekee materiaalista sekä sähköä johtavaa että kykenevää palautuviin värimuutoksiin sähkökemiallisen stimulaation alaisena.Tällä musteella painetut rakenteet pysyvät sähkökemiallisesti kytkettävinä myös valmistuksen jälkeen pikselitason ohjauksella – myös kolmiulotteisissa arkkitehtuureissa.
Muste on yhteensopiva digitaalisen valokäsittelyn (DLP) kanssa, joka on korkearesoluutioinen, valopohjainen 3D-tulostusmenetelmä, jossa UV-valo kiinteyttää valikoivasti valoherkän "musteen" kerros kerrokselta.DLP:n avulla tutkijat valmistivat kaksiulotteisia pikseliryhmiä, shakkitaulukuvioita ja monikerroksisia pyramideja.Aluksi lähes läpinäkyviä rakenteita voitiin vaihtaa vaaleanvihreästä tummanvihreäksi ja lähes mustiksi sähkökemiallisen stimulaation avulla, jolloin värinmuutos oli täysin palautuva ja hallittavissa kolmannessa ulottuvuudessa, mukaan lukien rakenteiden korkeus.
Yhdistämällä korkearesoluutioinen valopohjainen 3D-tulostus sähkökemiallisesti aktiivisiin redox-polymeereihin, tämä lähestymistapa luo uusia mahdollisuuksia 3D-tulostettujen optoelektronisten laitteiden, pikselinäytöiden ja pehmeiden robottitoimilaitteiden, joiden äänenvoimakkuus tai väri on vaihdettava, lisävalmistukseen.Työ tehtiin Institute for Molecular Systems Engineering and Advanced Materialsissa läheisessä yhteistyössä polymeerien ja sähkökemiallisen kytkennän asiantuntijoiden kanssa Institute of Polymer Chemistryssä.