Блог

Jun 13, 2023

Простой струйный принтер может изготовить растягивающийся светодиод

Росчерк пера может превратить перовскит в излучатель света и детектор. Изобретение печатного станка произвело революцию в дублировании письменного слова, дав отдых уставшим писцам и

Росчерк пера может превратить перовскит в излучатель света и детектор.

Изобретение печатного станка произвело революцию в дублировании письменного слова, дав отдых уставшим писцам и предоставив доступ к письменным материалам большему количеству людей. Похожий прорыв произошел в Инженерной школе МакКелви Вашингтонского университета в Сент-Луисе.

Исследователи создали чернильные ручки, которые позволяют людям писать от руки гибкими, эластичными оптоэлектронными устройствами на повседневных материалах, включая бумагу, ткани, резину, пластик и трехмерные объекты. Гибкая оптоэлектроника, уже используемая в повседневных продуктах, таких как мобильные телефоны и фитнес-трекеры, может сгибаться, складываться и изгибаться, сохраняя при этом функциональность.

По мнению команды, этот простой и универсальный производственный подход позволяет любому создать персонализированный светодиод (LED) или фотодетектор без специальной подготовки или громоздкого оборудования. Он основан на более ранней работе Вана и Цзюньи Чжао, которые продемонстрировали, как изготавливать растягивающиеся светодиоды с помощью простого струйного принтера.

Чуан Ван сказал: «Специальные устройства для рукописного ввода были очевидным следующим шагом после принтера. Чернила у нас уже были, поэтому это был естественный переход — взять уже разработанную нами технологию и модифицировать ее для работы с обычными шариковыми ручками, где это было возможно. дешево и доступно всем».

Их инновационный подход к рукописному вводу позволяет каждому создавать многоцветные светодиоды и фотодетекторы за считанные минуты. В этом методе используется простота шариковой ручки и специально разработанные чернила из проводящих полимеров, металлических нанопроволок и кристаллических веществ, известных как перовскиты, для создания широкого спектра цветов излучения.

Можно быстро, удобно и недорого производить различные функциональные устройства, в том числе одноразовую электронику, инновационную упаковку и индивидуальные носимые устройства, такие как биомедицинские датчики, записывая слой за слоем этими доступными чернилами, подобно использованию цветных ручек.

Команда уже создала чернила для печати, но их необходимо было модифицировать, чтобы повысить удобство письма и контролировать смачиваемость, прежде чем их можно будет использовать в обычных шариковых ручках для рукописного письма на повседневных материалах.

Цзюньи Чжао, докторант из лаборатории Вана, сказал: «Перевод с принтера на шариковую ручку может показаться простым, но это немного сложнее, чем просто загрузить чернила. Наши чернила специально разработаны, поэтому ручки универсальны, то есть подходят практически ко всем материалам. Каждый отдельный слой устройства спроектирован так, чтобы быть эластичным и выдерживать деформацию. Его можно сгибать, растягивать и скручивать, не влияя на производительность устройства. Например, светодиоды, нарисованные на перчатке, могут выдерживать деформации от многократного захвата и отпускания кулака. Светодиоды, нарисованные на резиновом шарике, могут неоднократно выдерживать циклы инфляции-дефляции».

Основная задача исследователя заключалась в том, чтобы чернила можно было наносить на пористые и волокнистые поверхности, такие как бумага и текстиль, без растекания и смешивания. Чтобы обеспечить функционирование высокопроизводительных оптоэлектронных устройств, слои должны оставаться отдельными и избегать эстетического разочарования, связанного с размытым дизайном.

Разработка чернильных ручек, которые можно использовать на любой подложке, от бумаги до воздушных шаров, преодолевает существенные ограничения традиционного производства светодиодов, такие как необходимость в плоских, гладких подложках и дорогом производственном оборудовании в чистых помещениях. Это позволяет носимой электронике нового поколения по-новому стать частью повседневной жизни.

Он предсказывает будущие применения рукописной электроники, которые ограничены только творческими способностями пользователя, такие как образование, популяризация науки, электронная упаковка, одежда, медицинские датчики и повязки. Благодаря своей доступности и гибкости этот подход потенциально может демократизировать электронное производство, позволяя персонализированным, эластичным электронным гаджетам стать частью повседневной жизни.

Он сказал: «Дешевые, настраиваемые светодиоды открывают возможности для практического обучения, более яркие текстильные изделия, такие как светящаяся одежда или поздравительные открытки, и умная упаковка. Одна из областей, которая нас волнует, — это медицинское применение. Рукописные излучатели и детекторы света обеспечивают большую индивидуальную гибкость при создании носимых биомедицинских датчиков и повязок с нанесенными на них фотодетекторами и инфракрасными светодиодами для измерения пульсоксиметрии или ускорения заживления ран».