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Impresión 3D de materiales eléctricamente conmutables
Una tinta imprimible en 3D puede cambiar de color con electricidad, lo que permite a las personas crear pantallas de píxeles, robots blandos y dispositivos electrónicos 3D.
La creación de estructuras 3D complejas que sean conductoras de electricidad y puedan cambiar de color ha sido un gran desafío para las aplicaciones optoelectrónicas.Los métodos tradicionales de impresión 3D no podían producir materiales que combinaran conductividad con intercambiabilidad electroquímica, lo que limita su uso en pantallas de píxeles, actuadores robóticos blandos y otros dispositivos que requieren materiales dinámicos y controlables.
Investigadores de las universidades de Heidelberg y Stuttgart abordaron este problema desarrollando una nueva “tinta” a base de metacrilato que contiene grupos carbazol activos redox.Estas unidades redox permiten que las cadenas de polímeros donen o acepten electrones, lo que hace que el material sea eléctricamente conductor y capaz de realizar cambios de color reversibles bajo estimulación electroquímica.Las estructuras impresas con esta tinta siguen siendo conmutables electroquímicamente incluso después de la fabricación, con control a nivel de píxeles, incluso en arquitecturas tridimensionales.
La tinta es compatible con el procesamiento de luz digital (DLP), un método de impresión 3D de alta resolución basado en luz en el que la luz ultravioleta solidifica selectivamente una "tinta" sensible a la luz capa por capa.Utilizando DLP, los investigadores fabricaron matrices de píxeles bidimensionales, patrones de tablero de ajedrez y pirámides de varias capas.Inicialmente casi transparentes, estas estructuras podrían cambiar de verde claro a verde oscuro y casi negro mediante estimulación electroquímica, con el cambio de color completamente reversible y controlable en la tercera dimensión, incluida la altura de las estructuras.
Al combinar la impresión 3D basada en luz de alta resolución con polímeros redox electroquímicamente activos, este enfoque crea nuevas oportunidades para la fabricación aditiva de dispositivos optoelectrónicos impresos en 3D, pantallas de píxeles y actuadores robóticos blandos con volumen o color conmutables.El trabajo se llevó a cabo en el Instituto de Ingeniería de Sistemas Moleculares y Materiales Avanzados, en estrecha colaboración con expertos en polímeros conductores y conmutación electroquímica del Instituto de Química de Polímeros.