_ Nanoink și tehnologiile de imprimare ar putea permite reparații electronice, producție în spațiu

Un inginer de la Universitatea de Stat din Iowa plutește în aer, în timp ce alți cercetători stau strâns de un cadru metalic care înconjoară și susținând imprimanta lor specială. Nu este fotografia obișnuită pe care o vedeți într-o lucrare de cercetare. Nici testele la bordul zborurilor cu microgravitație nu sunt experimente tipice cu materiale.

Calea de zbor către aceste experimente a început când o echipă de cercetare condusă de Shan Jiang din Iowa State, profesor asociat de știința și inginerie a materialelor, și Hantang Qin, fost din statul Iowa, care acum este profesor asistent de inginerie industrială și de sisteme la Universitatea din Wisconsin-Madison, s-a întrebat dacă tehnologiile lor de cerneală și imprimante ar funcționa la zero. gravitația spațiului.

Cerneala conține nanoparticule de argint sintetizate cu polimeri biobazați. După tratamentul termic, cerneala poate conduce electricitatea și, prin urmare, poate imprima circuite electrice. Imprimanta folosește imprimarea electrohidrodinamică sau imprimarea 3D care aruncă cerneală sub un câmp electric la rezoluții de milioane de metru. Câmpul electric ar putea elimina necesitatea gravitației pentru a ajuta la depozitarea cernelii.

Dacă tehnologiile funcționează împreună în gravitate zero, astronauții le-ar putea folosi pentru a realiza circuite electrice pentru repararea navelor spațiale sau a echipamentelor. Și astronauții ar putea produce componente electronice de mare valoare în mediul special, cu gravitate zero, al spațiului.

NASA s-a întrebat dacă ar funcționa și asta.

Cercetătorii au fixat imprimanta pe podea. a unui jet și pregătit pentru un „roller coaster, practic”, a spus Jiang.

Avionul NASA urma să urce și să se scufunde continuu, mergând în cicluri de la aproximativ 24.000 de picioare deasupra Florida până la 32.000 de picioare, apoi înapoi la 24.000. Faza de scufundare a produs aproximativ 10 secunde de gravitație zero pură.

„A fost interesant și nou”, a spus Jiang.

Răul de mișcare a fost o problemă pentru unii. Alții s-au bucurat de emoția. Jiang s-a simțit „înghețat” prima dată când a experimentat microgravitația. „Eram gol.”

Dar asta nu a durat. „Au fost atât de mult timp și investiții în acest proiect. Am vrut să obținem rezultate bune.”

Dar imprimarea pentru câteva secunde la un moment dat într-un zbor cu microgravitație „este un experiment foarte provocator”, a spus Jiang. . „Este atât de ușor pe sol, unde totul este stabil. Dar dacă ceva se slăbește în timpul zborului, îți pierzi imprimarea.”

Primul zbor cu microgravitație a fost un bun exemplu. Imprimanta nu a fost asigurată în mod adecvat împotriva vibrațiilor și vibrațiilor avionului.

„Aceste experimente sunt foarte intense care necesită multă muncă în echipă și pregătire”, a spus Jiang.

Așadar, Echipa s-a întors la lucru, a făcut câteva modificări, a făcut mai multe zboruri de testare și a produs rezultate mai bune.

„Acest experiment cu microgravitație dovadă de concept dovedește capacitatea unică a imprimarea (electrohidrodinamică) în condiții de gravitate zero și deschide un nou loc pentru viitoarea producție la cerere în spațiu”, au scris cercetătorii într-o lucrare publicată în Applied Materials & Interfaces.

Inovația cheie a cercetării lui Jiang. Grupul dezvolta o nouă metodă de laborator pentru a sintetiza cerneala cu nanoparticulele sale de argint.

„Aceasta este o nouă combinație de materiale și așa că aveam nevoie de o nouă rețetă pentru a face cerneală”, a spus Jiang.

Ambele programe „se străduiesc să susțină cercetarea inovatoare și de vârf în Iowa”, a declarat Sara Nelson, director al programelor și profesor asistent adjunct de inginerie aerospațială din Iowa State. „Suntem încântați că am sprijinit cercetarea Dr. Jiang. Munca sa a ajutat la construirea infrastructurii de cercetare a Iowa și este o parte importantă a misiunii strategice a NASA.”

Proiectul folosește, de asemenea, o resursă abundentă din Iowa, biomasă vegetală.

Cerneala include un polimer pe bază biologică numit 2-hidroxietil celuloză, care este de obicei folosit ca agent de îngroșare. Dar este, de asemenea, un material rentabil, biocompatibil, versatil și stabil pentru cernelurile necesare pentru imprimarea cu jet de cerneală de înaltă rezoluție sub un câmp electric.

„Există multă biomasă în Iowa”, Jiang Jiang. spuse. „Deci, încercăm mereu să folosim aceste molecule pe bază de bio. Ele fac un polimer minunat care face toate trucurile pentru noi.”

Jiang a numit asta „cea mai mare surpriză a acestei cercetări. Nu am făcut-o. știm asta înainte. Acum știm ce putem face cu acești polimeri pe bază de bio.”

Fundația de Cercetare a Universității de Stat din Iowa a depus un brevet pentru noua nanocerneală, iar tehnologia este disponibilă în prezent pentru licențiere.

„Acest succes este într-adevăr doar începutul”, a spus Jiang. „Pe măsură ce omenirea se aventurează mai adânc în spațiu, nevoia de fabricare la cerere a electronicelor pe orbită nu mai este știință-ficțiune; este o necesitate.”

Următorul pentru cercetători ar putea fi dezvoltarea spațiului 3D. imprimare pentru alte componente electronice, cum ar fi semiconductori.

La urma urmei, Jiang a spus: „Nu poți să faci doar o componentă și să asamblați un dispozitiv electronic.”

(Fluierul)