Proces bezpośredniego pisania atramentem dla obiektów mechanoluminescencyjnych drukujących 3D

Mechanoluminescencja jest centrum najnowszych badań nad drukowaniem 3D na Uniwersytecie Hebrajskim w Jerozolimie, częściowo wspieranych przez Singapore National Research Foundation w ramach programu CREATE (Campus for Research Excellence and Technological Enterprise).

A zespół naukowców z Casali Centre for Applied Chemistry w Instytucie Chemii opublikował niedawno artykuł w magazynie "Materials Horizons", zatytułowany "W pełni 2D i 3D drukowane mechanoluminescencyjne obiekty anizotyczne i ich zastosowanie do zbierania energii w ciemności", co tłumaczy ich proces drukowania obiektów 3D o złożonej geometrii, który po rozciągnięciu emituje światło, w oparciu o zjawisko ML.

Współautorami artykułu są dr Dinesh K. Patel, doktorant Bat-El Cohen, profesor Lioz Etgar i profesor Shlomo Magdassi, który ukończył wcześniejsze badania dotyczące unikalnych materiałów do druku 3D.

Streszczenie brzmi: "Przedstawiamy nowe kompozycje materiałowe umożliwiające w pełni drukowane mechanoluminescencyjne urządzenia 3D za pomocą jednoetapowej technologii druku bezpośredniego druku 3D. Atrament składa się z PDMS, cząstek ZnS z domieszkami metali przejściowych i opóźniacza utwardzania platyny, który umożliwia długi czas otwarcia procesu drukowania. Drukowano trójwymiarowe mechanoluminescencyjne obiekty wielomateriałowe o złożonych strukturach, w których emisja światła jest wynikiem rozciągania lub wieje wiatr. Wielo-materiałowe drukowanie dało anizotropową emisję światła po ściskaniu z różnych kierunków, umożliwiając jego zastosowanie jako kierunkowego czujnika odkształcenia i ciśnienia. Pik emisji światła mechanoluminescencyjnego został dostosowany do tego, który odpowiada materiałowi perowskitu, a zatem umożliwił bezpośrednią konwersję energii wiatru w ciemności na energię elektryczną poprzez połączenie drukowanego urządzenia z ogniwami słonecznymi opartymi na perowskitach. "

W przypadku mechanicznego rozciągania obiekty ML wydrukowane w 3D będą emitować światło. Według naukowców kolor tego światła można dostosować "zgodnie ze składem chemicznym cząstek osadzonych w obiekcie 3D".

3D drukowane obiekty polimerowe będą również emitować światło, gdy nieznacznie się przesuną po narażony na przepływ powietrza, który naśladuje wiatr; Łącząc obiekt z ogniwem słonecznym, to światło może zostać przekształcone w energię elektryczną, więc ogniwa słoneczne mogłyby pewnego dnia zebrać cenną energię wiatru w ciemności. Potencjalne zastosowania dla materiałów drukowanych 3D drukowanych w technologii ML obejmują farby zabezpieczające, elastyczne i wbudowane czujniki kierunkowe,dynamiczne mapowanie osobistych podpisów i wykorzystanie energii wiatru do generowania światła

Dr. Patel 3D wydrukował urządzenia ML w oparciu o nowy proces i kompozycje materiałów, które pozwalają na druk 3D obiektów wielomateriałowych o złożonych strukturach. Proces ten oparty jest na technologii bezpośredniego atramentu (DIW) i był w stanie z powodzeniem drukować materiały ML w 3D osadzone w monomerach elastomerowych. Zespół wykorzystał wielomateriałowe drukowanie 3D do wzorowania obiektów ML z wieloma emisjami kolorów; obiekty te można następnie wykorzystać do wygenerowania anizotropowej emisji światła, która jest wykorzystywana jako czujnik kierunkowy.

Zespół badawczy również zademonstrował trójwymiarowe maszyny ML z napędem pneumatycznym w jednym kroku, a następnie połączył je z opcją perowskitu ogniwa słoneczne, opracowane przez El Cohena w grupie profesora Etgara, w celu bezpośredniego przekształcenia energii wiatru w energię elektryczną w ciemności. Te ogniwa słoneczne umożliwiły generowanie większej mocy niż wcześniej zgłoszone, dostosowując materiał absorbujący wewnątrz ogniw słonecznych do emisji światła emitowanego przez urządzenie ML w 3D.