Carbon Nanotubes для 3D-печатных датчиков

14 декабря 2021 г.

Carbon Nanotubes для 3D-печатных датчиков

LATI3Dlab - это дочернее предприятие LATI, занимающееся разработкой и производством специальных термопластичных компаундов, пригодных для 3D-печати из нитей. Среди недавно разработанных марок электропроводящие материалы позволили создать применения в области медицины, электроники, робототехники и датчиков.

Благодаря Carbon Nanotubes и структурированной саже удалось снизить удельное электрическое сопротивление компаундов на основе PLA ниже 10 Ω - гораздо ближе к металлам, чем к полимерам. При этом обеспечивается исключительная однородность и изотропия электрических свойств.

Этого удалось достичь благодаря точной настройке формулы материала и нахождению оптимального компромисса между проводимостью и гибкостью нити. Высокопроводящая нить может оказаться слишком хрупкой из-за количества частиц углерода, добавленных в полимерную матрицу, что сделает невозможным намотку катушки и её использование. Поэтому эластомер был диспергирован в PLA вместе со структурированной сажей и многостенными Carbon Nanotubes.

Выбор наиболее подходящего эластомера потребовал нескольких испытаний, и наилучший результат, т.е. высокая проводимость и гибкость нити одновременно, был достигнут при оптимальной технике экструзии и вероятной сегрегации фаз. Последнее явление должно способствовать концентрации проводящих зарядов в одной из двух несовместимых полимерных фаз и может также наблюдаться при быстром увеличении электропроводности, измеренной на напечатанном образце.

Эта технология была использована для создания нити Alfaohm, продаваемой компанией Filoalfa. Затем Alfaohm был использован командой доктора Хесуса Э. Контрераса-Наранхо в Технологическом институте Монтеррея для 3D-печати проводящего датчика для использования в портативных медицинских приложениях, применяемых в местах оказания медицинской помощи.
 
После соответствующей подготовки поверхности и активации углеродных структур датчик оказался способным проводить электрические сигналы от электроаналитического устройства, используемого для обнаружения присутствия определённых химических веществ. Подробности процесса производства и результаты испытаний опубликованы в журнале Electrochemistry Communications 130 (2021) 107098.  

Замечательные характеристики 3D-печатных проводящих компаундов сочетаются с быстрым временем изготовления в процессе FDM, возможностью адаптации к индивидуальным проектам и очень конкурентоспособной стоимостью производства, особенно когда речь идет об одноразовых деталях. Эти преимущества могут стать победным шагом на пути к инновационным приложениям, таким как суперконденсаторы для гибридных или электрических транспортных средств, литий-ионные батареи и солнечные элементы.

Обращайтесь к нам