Os sensores de nanotubos de carbono impressos em 3D mostram potencial para monitoramento de saúde inteligente

Nanocompósitos condutores baseados em polímeros, particularmente aqueles que incorporam nanotubos de carbono, são altamente promissores para o desenvolvimento de eletrônicos flexíveis, robótica macia e dispositivos vestíveis. No entanto, os CNTs são difíceis de trabalhar, pois tendem a aglomerar, dificultando a obtenção de uma dispersão uniforme. Além disso, os métodos convencionais limitam o controle sobre a distribuição e a forma da CNT.

Para superar esses desafios, os pesquisadores estão se voltando para os métodos de impressão de fabricação aditiva (AM) ou 3D, como a fotopolimerização do IVA (VPP), que oferecem excelente liberdade de design com alta precisão de impressão.

Neste método, uma luz é usada para curar e endurecer seletivamente as camadas de uma tinta dentro de um IVA, construindo gradualmente um objeto 3D. Apesar de suas vantagens, também apresenta vários desafios. A presença de CNTs afeta as propriedades de impressão e cura das tintas. Além disso, alcançando simultaneamente a alta estacionabilidade e condutividade elétrica é um grande desafio.

Agora, uma equipe de pesquisa liderada pelo Professor Keun Park e pelo Professor Associado Soonjae Pyo, do Departamento de Engenharia de Design de Sistemas Mecânicos da Universidade Nacional de Ciência e Tecnologia de Seul, na Coréia, fabricou com sucesso com sucesso os nanocompósitos CNT altamente elaborados e eletricamente condutores, usando a impressão 3D do tipo VPP.

“Nossos novos nanocompósitos CNT são otimizados especificamente para processos baseados em VPP, permitindo a fabricação de estruturas 3D altamente complexas”, explica o Prof. Park. “Também usamos esses materiais para fabricar aditivamente novos sensores piezoresistivos e os integramos a um dispositivo de monitoramento de saúde vestível”.

O estudo deles é publicado na revista Estruturas compostas.

A equipe preparou as tintas nanocompósitos de polímero pela primeira vez, dispersando uniformemente nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs) em uma resina alifática de diacrilato de uretano (AUD), com concentrações variando de 0,1 a 0,9percentde peso. Para obter dispersão uniforme, eles agitaram a mistura usando ondas ultrassônicas. As tintas preparadas foram então analisadas para determinar as condições ideais de impressão.

Em seguida, a equipe fabricou -se de forma aditiva amostras usando as várias tintas e as testou quanto a suas propriedades mecânicas e elétricas, além de resolução de impressão (a espessura mínima que pode ser impressa). Os resultados mostraram que a formulação com 0,9% da CNT ofereceu o melhor equilíbrio de propriedades.

Pode se esticar até 223% de seu comprimento authentic antes de quebrar, enquanto ainda alcançava uma condutividade elétrica notável de 1,64 × 10^-3 S/M, superando o dos materiais relatados anteriormente. Também alcançou uma resolução de impressão de 0,6 mm.

Para demonstrar a aplicabilidade prática, os pesquisadores usaram o nanocompósito CNT otimizado para os sensores piezoresistivos de superfície mínima e de superfície mínima (TPMS) de impressão 3D que apresentaram alta sensibilidade e desempenho confiável. É importante ressaltar que eles integraram esses sensores em uma palmilha para criar uma plataforma inteligente.

Usando essa plataforma, a equipe pode monitorar a distribuição de pressão na parte inferior do pé em tempo actual, detectando diferentes movimentos e posturas humanos.

“O dispositivo de insolar inteligente desenvolvido demonstra o potencial de nossos nanocompósitos CNT para 3D impressão a próxima geração de materiais altamente elásticos e condutores “, disse o Prof. Pyo.” Acreditamos que esses materiais serão indispensáveis ​​para monitores de saúde vestíveis, eletrônicos flexíveis e têxteis inteligentes “.