Az Imperial College London kutatóinak egy csoportja kidolgozott egy olyan technikát, amely lehetové teszi fémek, így például ezüst, arany és platina természetes anyagokra történo 3D nyomtatását. A módszer elemek, vezeték nélküli technológiák, illetve érzékelok papír- és pamuttextíliákba való beépítésére is használható. Ezek a technológiák több módon is alkalmazhatók, beleértve új, alacsony költségu orvosi diagnosztikai eszközöket, vezeték nélkül muködo, öntapadó, légszennyezettség mérésére szolgáló érzékeloket vagy ruhákat, amelyek a viselojük egészségét felügyeli.
Ez nem az elso alkalom, hogy fémeket szövetekre nyomtatnak, viszont korábban a szövetet muanyaggal vonták be, amely így vízálló volt, ugyanakkor törékeny. A kutatók módszere, amelyet egy cikkben „Szövetek autokatalitikus fémezése Si-tinta felhasználásával bioszenzorokhoz, elemekhez és energiatermelés céljából” címmel jellemeznek, lehetové teszi, hogy a fémfestékek a teljes szövetszálat lefedjék, ne csak a szövet felületét.
„A szövetek mindenütt jelen vannak, és bizonyos formáik, így például a papír is, osrégi” – mondta Max Grell, a Biotechnológiai Tanszék doktorandusza. „A szövetek fémezésének ezzel az új módszerével új típusú, fejlett alkalmazási lehetoségek valósíthatók meg.”
A kutatók eloször mikroszkopikus szilíciumrészecskékkel borították be a szálakat, majd az anyagot fémionokat tartalmazó oldatba mártották. Az eljárást Si-tinta által aktivált autokatalitikus fémezésnek (SIAM) nevezik, és ez lehetové teszi a fémek számára, hogy az anyag által növekedjenek, amikor az ionok kiválnak a szilíciumrészecskéken. A technika a szövet egészében vonja be a fémet, úgy, hogy a papír és a textíliák el tudják nyelni a vizet, és rugalmasak tudnak maradni, ugyanakkor nagy fémfelületet is biztosítanak. Számos fejlett technológiánál szükségesek ezek a tulajdonságok, különösen az érzékeloknél és az elemeknél, ahol az oldatok ionjainak kölcsönhatásba kell lépniük a fémek elektronjaival.
A megvalósíthatósági példa keretében a kutatók kézzel hordták fel a szilíciumtintát a textíliákra, de azt is elmondták, hogy az eljárás nagy, hagyományos 3D nyomtatókkal is kivitelezheto.
Így például a kutatók papírra nyomtattak ezüsttekercs-antennákat, amelyeket vezeték nélküli eszközökben és érintésmentes fizetési rendszerekben használnak adat- és áramátviteli célokra. Ezenkívül ezüstöt is helyeztek papírra, amelyhez cinket adtak hozzá, így elemet hoztak létre, és arra is használták a technikát, hogy érzékelok sorát állítsák elo, köztük egy papíralapú érzékelot a Johne-betegség genetikai mutatóinak felismerésére. Ez a betegség, amely növényevokre nézve halálos, összefüggésben áll az embereknél fellépo Crohn-betegséggel.
A kutatók azt mondják, hogy a természetes anyagokból készült érzékelok olcsóbbak, könnyebben tárolhatók és könnyebben szállíthatók, továbbá használhatók olyan ruhákban, amelyek a viseloik egészségét felügyeli.
„Különbözo területekrol választottunk ki alkalmazási lehetoségeket, hogy megmutassuk, hogy milyen sokoldalú és hogy lehetséges ez a megközelítés” – mondta Grell. „Sok együttmuködésre volt szükség, és reméljük, hogy úgy tudtuk bemutatni az ebben a módszerben rejlo potenciált, hogy a különbözo területekre szakosodott személyek fejleszteni tudják ezeket az alkalmazási lehetoségeket. Az a szép ebben a megközelítésben, hogy különbözo technológiák egyesítésére is képes, így összetettebb alkalmazási lehetoséget nyújt. Így például papírra lehet nyomtatni alacsony költségu érzékeloket, amelyek aztán az összegyujtött adatokat érintés nélküli technológiával képesek továbbítani. Ez különösen azokban a fejlodo országokban lehet hasznos, ahol a diagnosztikai vizsgálatokat a kezelés helyén, távoli helyeken és alacsony költségen kell elvégezni.”
A kutatók azt is kimutatták, hogy egy tekercsantenna eloállítási költsége az ok megközelítésükkel mindösszesen 0,001 amerikai dollár, míg a hagyományos módszerrel történo eloállítás költsége 0,05 amerikai dollár. A csapat új szabadalmat jelentett be, és ipari partnereket keres. A következo lépés az új módszer alkalmazásának valódi alkalmazás során történo bemutatása lesz.
