27 mars 2019 | Par Thomas

Une équipe de chercheurs chinois a développé une nouvelle technique pour utiliser des imprimantes 3D pour lier les matériaux électroniques aux textiles de vêtements et leur permettre de récolter l’énergie biomécanique du mouvement humain.

«Nous avons utilisé une imprimante 3D équipée d’une buse coaxiale faite maison pour imprimer directement des fibres sur des textiles et avons démontré qu’elle pouvait être utilisée à des fins de gestion de l’énergie», explique l’auteur principal Yingying Zhang, professeur au département de chimie de l’Université Tsinghua. . «Nous avons proposé une approche de buse coaxiale car les buses mono-axiales ne permettent d’imprimer qu’une seule encre à la fois, limitant ainsi considérablement la diversité de composition et la conception des fonctions des architectures imprimées.»

Les chercheurs ont imprimé en 3D des caractères chinois signifiant «impression», le mot anglais «soie» et une photo d’un pigeon. Crédits image: Yingying Zhang.

Zhang et ses collègues ont imprimé en 3D leurs premiers E-textiles en utilisant deux «encres»: l’une est une solution de nanotubes de carbone qui a servi de noyau conducteur, et la seconde est constituée de soie de vers à soie, utilisée pour isoler les fibres conductrices. Deux seringues d’injection remplies d’encres étaient connectées à la buse coaxiale, qui était fixée sur l’imprimante 3D. Ces seringues ont été utilisées pour dessiner des motifs conçus sur mesure, qui ont ensuite été utilisés comme textile nanogénérateur de triboélectricité. Selon les chercheurs, le textile intelligent pourrait récolter l’énergie biomécanique du mouvement humain et atteindre une densité de puissance aussi élevée que 18 mW / m2.

E-textile imprimé en 3D sous torsion et pliage, montrant sa grande flexibilité. Crédits image: Yingying Zhang.

La nouvelle approche est plus efficace que les autres tentatives de couture de composants électriques dans les tissus. La technologie d’impression 3D permet aux chercheurs d’intégrer facilement des fonctionnalités polyvalentes dans des tissus. L’approche est également bon marché et facile à mettre à l’échelle, car la buse est compatible avec les imprimantes 3D existantes et les pièces peuvent être échangées. Cependant, l’inconvénient est que la résolution est limitée à la précision du mouvement mécanique de l’imprimante 3D et à la taille des buses.

Cette illustration schématique montre des vêtements intelligents pour la gestion de l’énergie et ses performances. Crédits image: Yingying Zhang.

Cette recherche intervient à un moment où l’utilisation des technologies portables est de plus en plus courante, en raison du potentiel qu’elles offrent. «Nous espérons que ce travail inspirera d’autres personnes à construire d’autres types de buses d’imprimante 3D capables de générer des conceptions avec une riche diversité de composition et de structure et même d’intégrer plusieurs buses coaxiales capables de produire des textiles électroniques multifonctionnels en une seule étape», déclare Zhang. . «Notre objectif à long terme est de concevoir des matériaux et des composants électroniques hybrides flexibles et portables aux propriétés sans précédent et, en même temps, de développer de nouvelles techniques pour la production pratique de systèmes portables intelligents avec des fonctions intégrées, telles que la détection, l’actionnement, la communication bientôt. »

Le travail est rapporté dans le journal Matière.

Publié dans Application d’impression 3D

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manuboss