EO

Piëzo-elektrische films nu ultradun te 3D-printen

04 september 2019 om 15:13 uur

MIT-onderzoekers hebben een eenvoudige, goedkope methode ontwikkeld om ultradunne films te 3D-printen met hoogwaardige piëzo-elektrische eigenschappen. Ze kunnen worden gebruikt voor componenten in flexibele elektronica of zeer gevoelige biosensoren.


Onderzoekers zoeken al jaren naar dit soort films die kunnen dienen om energie te oogsten, als gevoelige druksensoren voor touch screens en voor andere componenten in flexibele elektronica. Ze zijn ook geschikt voor biosensoren, die gevoelig genoeg moeten zijn om de aanwezigheid van moleculen te detecteren.


Men gebruikt hiervoor vaak keramiek met een kristalstructuur die door zijn extreme dunheid resoneert bij hoge frequenties. (Hogere frequenties vertalen zich in principe naar hogere snelheden en hogere gevoeligheid.) Maar met traditionele fabricagetechnieken is het creëren van dergelijke films complex en duur.

 

In de paper die onlangs is gepubliceerd in Applied Materials and Interfaces, beschrijven de MIT-onderzoekers een manier om 3D-transducers van ongeveer 100 nanometer dik te 3D-printen. Ze hebben hiertoe een 3D-printtechniek aangepast die objecten laag voor laag opbouwt bij kamertemperatuur. De films kunnen zonder prestatieverlies worden afgedrukt op flexibele substraten en resoneren bij ongeveer 5 gigahertz, wat hoog genoeg is voor hoogwaardige biosensoren.


Ze gebruikten de 3D-printtechniek near-field electrohydrodynamic deposition (NFEHD), die een sterk elektrisch veld gebruikt om een vloeistofstraal door een mondstuk te spuiten om een ultradunne film af te drukken. Het is voor het eerst dat deze techniek wordt gebruikt voor films met piëzo-elektrische eigenschappen.


De vloeibare grondstof bevat nanodeeltjes van zinkoxide gemengd met enkele inerte oplosmiddelen, die een piëzo-elektrisch materiaal vormen wanneer ze op een substraat worden afgedrukt en gedroogd. De grondstof wordt middels een holle naald in de 3D-printer gevoerd. Tijdens het printen, passen de onderzoekers een specifieke voorspanning toe op de punt van de naald en regelen ze de stroomsnelheid, waardoor de meniscus - de curve gezien aan de bovenkant van een vloeistof - een kegelvorm vormt die voor een fijne straal zorgt.


Deze straal is van nature geneigd om in druppels op te breken. Maar als de punt van de naald dicht bij het substraat wordt gebracht - ongeveer en millimeter - breekt de straal niet, maar print hij lange, smalle lijnen op het substraat. De onderzoekers zorgen vervolgens dat de lijnen overlappen en drogen ze op ongeveer 76 graden Fahrenheit, ondersteboven hangend.


Het proces werkt alleen als het exact op deze manier wordt uitgevoerd. Maar dan leidt het ook tot veel betere resultaten dan de bulk-films die tot nu toe worden gemaakt.

 

Gerelateerd nieuws

Rathenau: 'Volop kansen om impact innovaties te vergroten'

Rathenau: 'Volop kansen om impact innovaties te vergroten'

Er liggen volop kansen om kennis en innovatie beter in te zetten voor de grote uitdagingen van de samenleving, zoals klimaatverandering, de toekomst van de gezondheidszorg of een eerlijke data-economie. Dat stelt…

ABN Amro: Industriële CO2 reductiedoelen in wankel evenwicht met investeringen en concurrentiekracht

ABN Amro: Industriële CO2 reductiedoelen in wankel evenwicht met investeringen en concurrentiekracht

In Nederland is het gat tussen het niveau van de totale CO2 uitstoot in 2019 en het doel in 2030 nog zo’n 52%. Om het reductiedoel te halen moet tot en met 2030 nog circa 100.504 miljoen kg CO2 worden gereduceerd. Dit…

Engineering Event Safety 2021: Veiligheid moet simpel zijn

Engineering Event Safety 2021: Veiligheid moet simpel zijn

Vanwege de nieuwe coronamaatregelen was het nog even spannend, maar het Engineering Event Safety kon gewoon veilig doorgaan. Op 17 november verzamelden een kleine 200 machinebouwers, engineers, ontwerpers en…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Xelity 10TX is dé IP67 switch voor professionele netwerken

Murrelektronik heeft een IP67 Managed switch met 10 poorten aan het assortiment toegevoegd. Deze bespaart ruimte in de...

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Güdel Benelux
Güdel Benelux

Lineaire aandrijf componenten en oplossingen

Orfa Visser BV
Orfa Visser BV

Gespecialiseerd in Forceren, Dieptrekken, Flenswalsen, Lassen en Apparatenbouw.

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

30 november 2021

The Battery Show

A conference and trade fair focused on keeping up with developments in the advanced battery and...

1 december 2021, Den Bosch

Food Technology

Hoe ziet het voedselsysteem van de toekomst eruit? Welke rol speelt technologie hierin?

3 december 2021, online

Seminar on the recycing of permanent magnets

This seminar presents a technical and market overview of magnet recycling in the EU, with current R&I...

Meer agendapunten »