保护环境的虫胶印刷电路板
保护环境的虫胶印刷电路板
“绿色”电子产品归功于 EMPA 对使用一种著名的芯片矩阵生物材料的研究：...胭脂红排泄物
（照片：EMPA）
包装“智能= 多亏了控制货物的传感器，尤其是像 水果和蔬菜， 在长途运输路线上，它们是 未来趋势.
然而，印刷和一次性电子产品也会导致严重的问题： 印刷油墨中的金属价格昂贵，以环保方式处理它们也非常昂贵，加剧了电子垃圾问题。 一个新的解决方案，开发于 瑞士 由研究人员电磁兼容，旨在解决这个问题。
昆虫分泌物更精确、更快、更便宜
世界各地的科学家多年来一直致力于使用增材工艺生产电气和电子电路，例如 3D机器人打印 （所谓的 ”机器人广播”）取得了巨大的成功，但现在这种态度正在成为一个问题。
使这种“墨水”导电的金属颗粒加剧了电子垃圾问题。
问题甚至更严重到“垃圾” 鉴于 推出新型一次性传感器，其中一些只用了几天。
《无用的废物》， 思考 古斯塔夫·尼斯特罗姆, Cellulose & Wood Materials 专业研究中心主任 的 瑞士联邦实验室 为 材料科学与技术: “迫切需要能够平衡电子性能、成本和可持续性的材料。”
开发一个 生态墨水，瑞典科学家的团队因此为自己设定了雄心勃勃的目标： 不含金属、无毒且可生物降解. 而且，还要考虑实际应用 易于成型，对湿度和中等温度稳定。
（照片：EMPA）
与烟灰颗粒混合的细长石墨板
研究人员电磁兼容 他们选择了 碳 作为导体材料很便宜，正如他们最近在杂志中强调的那样“Scientific Reports“。
更确切地说： 细长的石墨板混合了微小的烟灰颗粒，在这些相同的结构之间建立了电接触，所有这些都在一个由众所周知的生物材料制成的基质中：虫胶，它是从介壳虫的排泄物或分泌物中获得的。
Le 粉虫 或者，不恰当地，球虫（球虫亚纲), 是昆虫总科 植食性的 包含在以下顺序中 伦乔塔 （子顺序 同翅目，部分 胸骨龙). 胭脂虫这个名字来自西班牙语 木虱 (“木猪”）。 它们完全是昆虫 植物性的 并构成最重要的有害昆虫类群之一。
过去，它被用来制作 音乐唱片; 今天，除其他外，它被用作 用于木制乐器和涂指甲的清漆。
它的好处完全符合研究人员的期望。 此外，它可溶于酒精，因此是一种廉价的溶剂，在涂上墨水并干燥后会蒸发。
一种流体材料，当受到横向剪切力时
尽管有这些简单的成分，但事实证明这项任务比预期的更具挑战性。 这是因为，当用于简单 丝网印刷 或与现代的 3D打印机, 墨水必须表现出以下行为 剪切稀化.
在“静止”状态下，墨水非常粘稠。 但在印刷时，受到横向剪切力时，会变得更光滑一些，就像不滴落的墙漆一样，只有在滚筒的作用下才能获得更光滑的质感。
当用于增材制造时，例如 打印3D 然而，对于机械臂来说，这尤其困难：太粘的墨水会太硬——但如果在打印过程中变得太液态，固体成分可能会分离并堵塞打印机的小喷嘴。
通过了“robocasting”等苛刻流程的测试
为了满足必要的要求，研究人员对墨水的配方进行了深入研究。 他们测试了两种尺寸的石墨片： 40 微米，7 到 10 微米长。
在混合比例上也需要进行很多变化和尝试 石墨 e 碳黑, 因为太多 碳黑 使材料变脆，墨水干燥时有开裂和裂缝的风险。
黑色的 卡沃 o 碳黑 是一种颜料，由不完全燃烧产生 重质石油产品， 哪 焦油, 焦油 从...获得 乙烯裂解， 这 植物油脂.
通过优化配方和成分的相对组成，该团队电磁兼容 能够开发出不同的墨水变体，可用于不同的二维或三维印刷工艺。
“最大的挑战是获得高导电性”说 泽维尔艾比，其中一名研究人员， “同时形成碳、石墨和虫胶的凝胶状网络。”
研究中心科学家 纤维素和木材材料 研究了这种材料在不同阶段的实际行为。
例如，对于一个小的测试长方体：15 个重叠的网格 打印机3D，由直径仅为 0,4 毫米的细线制成。
这证明即使对于要求苛刻的工艺，如“机器人广播“。
（照片：EMPA）
带有电阻的 PET 应变传感器
为了证明它适合制造真实组件，研究人员除其他外建造了一个 应变传感器: 一条细带 作为PET 上面印有墨水图案，其电阻会随着弯曲程度的不同而精确变化。
此外，拉伸强度、水中稳定性和其他性能的测试也显示出可喜的结果，因此该研究团队电磁兼容 他相信这种已经获得专利的新材料在实践中可以证明是理想的。
“我们希望这种墨水系统可以用于可持续印刷电子产品的应用”他总结道 古斯塔夫·尼斯特罗姆.
“例如，这适用于智能包装和生物医学设备或食品和环境传感领域的导电迹线和传感元件。”
您也可能对。。。有兴趣：
//