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Stampa 3D di materiali elettricamente commutabili
Un inchiostro stampabile in 3D può cambiare colore con l’elettricità, consentendo alle persone di realizzare display pixel, robot morbidi e dispositivi elettronici 3D.
La creazione di strutture 3D complesse che siano elettricamente conduttive e possano cambiare colore è stata una sfida importante per le applicazioni optoelettroniche.I metodi tradizionali di stampa 3D non sono in grado di produrre materiali che combinano conduttività e commutabilità elettrochimica, limitandone l’uso in display a pixel, attuatori robotici morbidi e altri dispositivi che richiedono materiali dinamici e controllabili.
I ricercatori delle università di Heidelberg e Stoccarda hanno affrontato questo problema sviluppando un nuovo “inchiostro” a base di metacrilato contenente gruppi carbazolici redox-attivi.Queste unità redox consentono alle catene polimeriche di donare o accettare elettroni, rendendo il materiale elettricamente conduttivo e capace di cambiamenti di colore reversibili sotto stimolazione elettrochimica.Le strutture stampate con questo inchiostro rimangono elettrochimicamente commutabili anche dopo la fabbricazione, con controllo a livello di pixel, anche nelle architetture tridimensionali.
L’inchiostro è compatibile con l’elaborazione digitale della luce (DLP), un metodo di stampa 3D ad alta risoluzione basato sulla luce in cui la luce UV solidifica selettivamente un “inchiostro” sensibile alla luce strato per strato.Utilizzando DLP, i ricercatori hanno fabbricato matrici di pixel bidimensionali, motivi a scacchiera e piramidi multistrato.Inizialmente quasi trasparenti, queste strutture potrebbero passare dal verde chiaro al verde scuro e al quasi nero attraverso la stimolazione elettrochimica, con il cambiamento di colore completamente reversibile e controllabile nella terza dimensione, compresa l'altezza delle strutture.
Combinando la stampa 3D ad alta risoluzione basata sulla luce con polimeri redox elettrochimicamente attivi, questo approccio crea nuove opportunità per la produzione additiva di dispositivi optoelettronici stampati in 3D, display pixel e attuatori robotici morbidi con volume o colore commutabili.Il lavoro è stato svolto presso l'Istituto di ingegneria dei sistemi molecolari e dei materiali avanzati, in stretta collaborazione con esperti nella conduzione di polimeri e nella commutazione elettrochimica presso l'Istituto di chimica dei polimeri.