3D-utskrift Elektriskt omkopplingsbara material
Ett 3D-utskrivbart bläck kan ändra färg med elektricitet, vilket låter människor göra pixelskärmar, mjuka robotar och elektroniska 3D-enheter.
Att skapa komplexa 3D-strukturer som är elektriskt ledande och kan ändra färg har varit en stor utmaning för optoelektroniska applikationer.Traditionella 3D-utskriftsmetoder kunde inte producera material som kombinerar konduktivitet med elektrokemisk omkopplingsbarhet, vilket begränsar deras användning i pixelskärmar, mjuka robotaktuatorer och andra enheter som kräver dynamiska, kontrollerbara material.
Forskare vid universiteten i Heidelberg och Stuttgart åtgärdade detta problem genom att utveckla ett nytt metakrylatbaserat "bläck" som innehåller redoxaktiva karbazolgrupper.Dessa redoxenheter tillåter polymerkedjorna att donera eller acceptera elektroner, vilket gör materialet både elektriskt ledande och kapabelt till reversibla färgförändringar under elektrokemisk stimulering.Strukturer tryckta med detta bläck förblir elektrokemiskt omkopplingsbara även efter tillverkning, med kontroll på pixelnivå – inklusive i tredimensionella arkitekturer.
Bläcket är kompatibelt med digital ljusbehandling (DLP), en högupplöst, ljusbaserad 3D-utskriftsmetod där UV-ljus selektivt stelnar ett ljuskänsligt "bläck" lager för lager.Med hjälp av DLP tillverkade forskarna tvådimensionella pixelmatriser, rutmönster och flerskiktiga pyramider.Inledningsvis nästan genomskinliga, dessa strukturer kunde bytas från ljusgrönt till mörkgrönt och nästan svart genom elektrokemisk stimulering, med färgförändringen helt reversibel och kontrollerbar i den tredje dimensionen, inklusive höjden på strukturerna.
Genom att kombinera högupplöst ljusbaserad 3D-utskrift med elektrokemiskt aktiva redoxpolymerer skapar detta tillvägagångssätt nya möjligheter för additiv tillverkning av 3D-tryckta optoelektroniska enheter, pixelskärmar och mjuka robotaktuatorer med omkopplingsbar volym eller färg.Arbetet utfördes vid Institutet för molekylär systemteknik och avancerade material, i nära samarbete med experter på att utföra polymerer och elektrokemisk omkoppling vid Institutet för polymerkemi.