전기적으로 전환 가능한 재료를 3D 프린팅

전기 전도성이 있고 색상을 변경할 수 있는 복잡한 3D 구조를 만드는 것은 광전자 공학 응용 분야의 주요 과제였습니다.기존의 3D 프린팅 방법은 전도성과 전기화학적 전환성을 결합한 재료를 생산할 수 없었기 때문에 픽셀 디스플레이, 소프트 로봇 액추에이터 및 동적이며 제어 가능한 재료가 필요한 기타 장치에서의 사용이 제한되었습니다.


하이델베르크 대학과 슈투트가르트 대학의 연구원들은 산화환원 활성 카바졸 그룹을 포함하는 새로운 메타크릴레이트 기반 "잉크"를 개발하여 이 문제를 해결했습니다.이러한 산화환원 단위는 고분자 사슬이 전자를 기증하거나 수용할 수 있도록 하여 재료를 전기 전도성으로 만들고 전기화학적 자극 하에서 가역적인 색상 변화를 가능하게 합니다.이 잉크로 인쇄된 구조는 3차원 아키텍처를 포함하여 픽셀 수준 제어를 통해 제작 후에도 전기화학적으로 전환 가능한 상태를 유지합니다.

이 잉크는 자외선이 감광성 "잉크"를 층별로 선택적으로 응고시키는 고해상도, 광 기반 3D 프린팅 방법인 디지털 광 처리(DLP)와 호환됩니다.연구진은 DLP를 사용하여 2차원 픽셀 배열, 체커보드 패턴 및 다층 피라미드를 제작했습니다.처음에는 거의 투명했지만 이러한 구조는 전기화학적 자극을 통해 연한 녹색에서 진한 녹색, 거의 검은색으로 전환될 수 있었으며 색상 변화는 구조의 높이를 포함하여 3차원에서 완전히 가역적이고 제어 가능했습니다.

고해상도 광 기반 3D 프린팅과 전기화학적 활성 산화환원 폴리머를 결합함으로써 이 접근 방식은 3D 프린팅 광전자 장치, 픽셀 디스플레이 및 전환 가능한 볼륨 또는 색상을 갖춘 소프트 로봇 액추에이터의 적층 가공을 위한 새로운 기회를 창출합니다.이 작업은 분자 시스템 공학 및 첨단 재료 연구소에서 고분자 화학 연구소의 고분자 및 전기화학 전환 수행 전문가와 긴밀히 협력하여 수행되었습니다.