Phát triển "mực in" sợi đa vật liệu cho thiết bị in 3D

Một phương pháp mới được các nhà nghiên cứu MIT phát triển sử dụng máy in 3 chiều tiêu chuẩn để sản xuất các thiết bị với các thiết bị điện tử đã được nhúng bên trong.

Các thiết bị được làm từ các sợi chứa nhiều vật liệu liên kết với nhau, có thể phát sáng, cảm nhận môi trường xung quanh, lưu trữ năng lượng hoặc thực hiện các hoạt động khác.

Hệ thống này sử dụng máy in 3D thông thường được trang bị một vòi phun đặc biệt và một loại dây tóc mới để thay thế cho dây tóc polymer đơn vật liệu thông thường, thường bị tan chảy hoàn toàn trước khi nó phun ra từ vòi phun của máy in.

Dây tóc mới của các nhà nghiên cứu có cấu trúc bên trong phức tạp được tạo thành từ các vật liệu khác nhau, được sắp xếp theo một cấu hình chính xác và được bao quanh bởi lớp bọc polymer bên ngoài.

Trong máy in mới, vòi phun hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn và kéo dây tóc qua các máy in thông thường nhanh hơn, do đó chỉ có lớp ngoài của nó bị nóng chảy một phần. Nội thất vẫn mát mẻ và chắc chắn, với các chức năng điện tử nhúng không bị ảnh hưởng.

Bằng cách này, bề mặt được nấu chảy vừa đủ để làm cho nó bám chắc vào các sợi lân cận trong quá trình in, để tạo ra cấu trúc 3 chiều chắc chắn.

Các thành phần bên trong dây tóc bao gồm các dây kim loại đóng vai trò là dây dẫn, chất bán dẫn có thể được sử dụng để điều khiển các chức năng hoạt động và chất cách điện polymer để ngăn các dây tiếp xúc với nhau.

Như một minh chứng, nhóm nghiên cứu đã in 1 cánh cho chiếc máy bay mô hình, sử dụng các sợi có chứa cả thiết bị điện tử phát sáng. Những thành phần này có khả năng tiết lộ sự hình thành của bất kỳ vết nứt siêu nhỏ nào có thể phát triển. Phương pháp này nhanh hơn gấp 3 lần, linh hoạt và có thể in các thiết bị có bất kỳ hình dạng tự do nào.

HẢI HUỲNH (Nguồn: The Journal Nature Communications)