3D-печать из металла на ткани позволит изготовить недорогие антенны и сенсоры

В перспективе новую технологию можно применить для производства недорогих устройств для медицинской диагностики, сенсорных наклеек для измерения степени загрязнения воздуха или «умной» одежды, отслеживающей здоровье пользователя.

В ранних исследованиях уже удавалось напечатать металлические элементы на ткани, однако в процессе на поверхность наносили слой пластика, что делало конструкцию хрупкой. Новый подход позволяет создавать металлические детали прямо на волокнах ткани. Сначала ткань покрывают микроскопическими частицами силикона, а затем погружают в раствор с ионами металла – эту технологию называют SIAM. Таким образом металл «пронизывает» ткань, нарастая на частицы силикона – бумага и ткань сохраняют гибкость и способность поглощать воду. Эти свойства необходимы для работоспособности многих технологий, в частности, аккумуляторов и сенсоров, где ионы растворов должны взаимодействовать с электронами металлов.

В качестве демонстрации ученые нанесли силиконовые чернила на образцы ткани вручную, однако они подчеркивают, что технологию можно масштабировать для обычных 3D-принтеров. Команда изготовила спиральные антенны из серебра на бумаге – их можно применять для передачи данных, например, в бесконтактных платежных системах. Ученые также добавили к серебру цинк для создания аккумулятора и ряда сенсоров, включая сенсор на бумажной поверхности для диагностики генетических заболеваний. По словам исследователей, сенсоры на основе натуральной ткани будут дешевле и проще в хранении и транспортировке.

Команде удалось продемонстрировать, что спиральная антенна, изготовленная новым методом, стоит 0,001 доллара, по сравнению с 0,05 доллара при производстве традиционным способом. Ученые подали заявку на патент и занялись поиском промышленных партнеров. Следующим шагом станет применение нового метода в реальных проектах.