Носимые технологии - умные часы, кардиомониторы, устройства, помогающие уснуть, даже счетчики шагов - стали частью повседневной жизни. А исследователи из лаборатории наноматериалов и полимерных нанокомпозитов UBC Okanagan создали еще более компактные, легкие и высокоточные датчики, которые можно интегрировать в одежду и оборудование.

В сотрудничестве с Университетом Дрексель и Университетом Торонто исследовательская группа UBCO изучает подход к экструзионной печати с высоким разрешением для разработки крошечных устройств с двойной функциональностью - экранами от электромагнитных помех (EMI) и датчиком движения тела.

Крошечные и легкие, эти электромагнитные экраны могут найти применение в здравоохранении, аэрокосмической и автомобильной промышленности, объясняет доктор Мохаммад Арджманд, доцент кафедры передовых материалов и полимерной инженерии в Канаде в инженерной школе UBC Okanagan.

Используя двумерный неорганический наноматериал под названием MXene, наряду с проводящим полимером, команда доктора Арджманда разработала проводящие чернила с рядом свойств, которые облегчают их адаптацию к носимым технологиям.

"Передовые или умные материалы, которые обеспечивают электропроводность и гибкость, пользуются большим спросом", - говорит он. "Экструзионная печать этих проводящих материалов позволит создавать макромасштабные узоры, что означает, что мы можем создавать различные формы или геометрии, и продукт будет обладать исключительной гибкостью архитектуры".

В настоящее время технологии производства этих функциональных материалов в основном ограничены слоистыми и нехитрыми структурами, которые не позволяют интегрировать технологии мониторинга, объясняет докторант Ахмадреза Гаффархах.

"Эти печатные структуры могут быть заполнены микротрещинами для создания высокочувствительных датчиков. Крошечные трещины в их структурах используются для отслеживания небольших вибраций в окружающей среде", - говорит Гаффаркха. "Эти вибрации могут контролировать множество видов человеческой деятельности, включая дыхание, движения лица, разговор, а также сокращение и расслабление мышц".

Вернувшись к чертежной доске, исследователи UBCO смогли решить главную проблему, с которой столкнулась экструзионная печать. Ранее технология не позволяла получать достаточно высокое разрешение печати, поэтому было сложно изготавливать высокоточные структуры.

"По сравнению с традиционными технологиями производства экструзионная печать обеспечивает индивидуальную настройку, сокращение отходов материалов и быстрое производство, одновременно открывая многочисленные возможности для носимой и умной электроники", - объясняет доктор Арджманд. "По мере совершенствования технологий экструзионной печати это открывает двери для многих уникальных инноваций".

Исследователи продолжают изучать дополнительные области применения экструзионных печатных красок, которые выходят за рамки электромагнитных экранов и носимой электроники.

Исследование было опубликовано в Углерод, при финансовой поддержке гранта Канадского альянса по естественным наукам и инженерным исследованиям и Zentek Limited.