Cuando la mayoría de la gente piensa en dispositivos portátiles, piensa en relojes inteligentes, gafas inteligentes, rastreadores de actividad física e incluso ropa inteligente. Estos dispositivos, que forman parte de un mercado en rápido crecimiento, tienen dos cosas en común: todos necesitan una fuente de alimentación externa, y todos requieren procesos de fabricación exigentes. Hasta ahora.
Yanliang Zhang, profesor asociado de ingeniería aeroespacial y mecánica en la Universidad de Notre Dame, y el estudiante de doctorado Yipu Du han creado un método de impresión híbrido innovador, que combina la impresión por chorro de aerosol de múltiples materiales y la impresión por extrusión, que integra tanto funcional comomateriales estructurales en una única plataforma de impresión optimizada. Su trabajo se publicó recientemente en Nano energía.
Zhang y Du, en colaboración con un equipo de la Universidad de Purdue dirigido por el profesor Wenzhuo Wu, también han desarrollado un dispositivo portátil piezoeléctrico autoalimentado totalmente impreso.
Utilizando su nuevo proceso de impresión híbrida, el equipo demostró sensores piezoeléctricos extensibles, adaptables a la piel humana, con materiales piezoeléctricos de nanocables de telurio integrados, electrodos de nanocables de plata y películas de silicona. Los dispositivos impresos por el equipo se conectaron a una muñeca humana con precisióndetectando gestos con las manos y al cuello de una persona, detectando los latidos del corazón de la persona. Ninguno de los dispositivos utilizó una fuente de alimentación externa.
Los materiales piezoeléctricos son algunos de los materiales más prometedores en la fabricación de sensores y dispositivos electrónicos portátiles porque generan su propia carga eléctrica a partir de la tensión mecánica aplicada en lugar de a partir de una fuente de energía.
Sin embargo, imprimir dispositivos piezoeléctricos es un desafío porque a menudo requiere campos eléctricos altos para el pulido y altas temperaturas de sinterización. Esto aumenta el tiempo y el costo del proceso de impresión y puede ser perjudicial para los materiales circundantes durante la integración del sensor.
"La mayor ventaja de nuestro nuevo método de impresión híbrida es la capacidad de integrar una amplia gama de materiales funcionales y estructurales en una plataforma", dijo Zhang.
"Esto agiliza los procesos, reduciendo el tiempo y la energía necesarios para fabricar un dispositivo, al tiempo que garantiza el rendimiento de los dispositivos impresos".
Vitales para el diseño, dijo Zhang, son los materiales nanoestructurados con propiedades piezoeléctricas, que eliminan la necesidad de pulir o sinterizar, y los electrodos de nanocables de plata altamente estirables, que son importantes para dispositivos portátiles conectados a cuerpos en movimiento.
"Estamos emocionados de ver la amplia gama de oportunidades que se abrirán para la electrónica impresa y los dispositivos portátiles debido a este proceso de impresión tan versátil", dijo Zhang.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Notre Dame . Original escrito por Nina Welding. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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