新型復(fù)合材料可印刷水傳感器

新型3D打印水傳感器為一系列功能材料打開了大門?？茖W(xué)家開發(fā)出一種新的復(fù)合材料，可用于3D打印可以檢測微量水的水傳感器。研究人員說，這項工作為制造一系列新設(shè)備和物體的新型3D打印功能材料鋪平了道路。馬德里自治大學(xué)(UAM)的工程師領(lǐng)導(dǎo)的團隊開發(fā)了靈活無毒的材料，部分由所謂的銅基配位聚合物組成 - 一種含有水分子與中心銅原子結(jié)合的化合物。然后，他們利用粒子物理學(xué)來了解材料的性質(zhì)，以使用聚合物來制造印刷油墨以開發(fā)傳感器。

成千上萬的新英格蘭工程師和擁有購買力的高管將來到新英格蘭設(shè)計與制造公司，這是該地區(qū)最先進的制造業(yè)展覽會。他們的第一目標(biāo)：尋找供應(yīng)商。為了吸引他們，數(shù)百家公司將參加展會。如果您現(xiàn)在預(yù)訂展位，可以加入他們。

UAM的科學(xué)學(xué)院教授Pilar Amo-Ochoa解釋說，研究人員將銅化合物混合成3D打印墨水并以多種不同形狀印刷傳感器。然后，他們在空氣中和含有不同量水的溶劑中對它們進行了測試，結(jié)果表明，由于它們的多孔性，印刷品對水的存在比對化合物本身更敏感，她說。

“將化合物加熱到60攝氏度時，顏色從藍色變?yōu)樽仙?rdquo;Amo-Ochoa解釋道。“這種變化可以通過將其置于空氣中，將其置于水中，或?qū)⑵渲糜诤形⒘克娜軇┲衼砟孓D(zhuǎn)。”

研究人員發(fā)現(xiàn)，在溶劑中，印刷傳感器可以在不到兩分鐘的時間內(nèi)檢測到0.3%至4%的水。在空氣中，他們可以檢測到相對濕度為7%。

如果材料在無水溶劑中或通過加熱干燥 - 材料變回紫色。研究人員說，這種材料在很多加熱循環(huán)中也表現(xiàn)出穩(wěn)定性，銅化合物均勻分布在整個印刷傳感器中。此外，他們說，這種材料在空氣中至少在一年內(nèi)是穩(wěn)定的，并且在生物相關(guān)的pH范圍內(nèi)也是5到7。

研究人員在Deutsches Elektronen-Synchrotron(DESY)進行了一些工作，這是一家德國研究機構(gòu)，負責(zé)運行用于研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的粒子加速器。來自耶路撒冷希伯來大學(xué)，新加坡南洋理工大學(xué)和馬德里材料科學(xué)研究所的科學(xué)家也為這項研究做出了貢獻。

該團隊使用來自DESY研究光源PETRA III的高能X射線觀察到，在加熱到60攝氏度的樣品材料中，已經(jīng)去除了與銅原子結(jié)合的水分子。Amo-Ochoa說，這導(dǎo)致材料的可逆結(jié)構(gòu)重組，這是用于檢測傳感器中水的顏色變化的原因。該團隊在“高級功能材料”雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于他們工作的論文。

可以使用打印機制造的電子產(chǎn)品是制造新型和柔性組件和設(shè)備的下一波浪潮 - 與過去相比，更快，更少的材料浪費。

特別是傳感器在許多領(lǐng)域都很有用 - 從健康到食品質(zhì)量控制，以及環(huán)境監(jiān)測和技術(shù)應(yīng)用。研究人員表示，這些領(lǐng)域?qū)憫?yīng)傳感器的需求不斷增長，這些傳感器在特定分子存在的情況下顯示出快速而簡單的變化，水是最常見的監(jiān)測元素之一。

“了解某種環(huán)境或材料中存在多少水是很重要的，”DESY科學(xué)家Michael Wharmby解釋說。“例如，如果油中的水太多，它們可能無法很好地潤滑機器，而燃油中的水太多，可能無法正常燃燒。”

Amo-Ochoa團隊的研究人員之一FélixZamor表示，隨著近期工作的成功，研究人員現(xiàn)在已經(jīng)展示了由無孔配位聚合物制成的第一個3D打印復(fù)合材料。他說，這為使用這一系列化合物打開了大門，這些化合物易于合成，并在功能性3D打印領(lǐng)域顯示出相關(guān)的磁性，導(dǎo)電性和光學(xué)性質(zhì)。

Elizabeth Montalbano是一位自由撰稿人，撰寫了20多年的技術(shù)和文化。她曾在鳳凰城，舊金山和紐約市作為專業(yè)記者生活和工作。在空閑時間，她喜歡沖浪，旅游，音樂，瑜伽和烹飪。她目前居住在葡萄牙西南海岸的一個村莊。