Группа инженеров Университета Калифорнии (Беркли), в сотрудничестве с коллегами из Национального университета Цзяотун (Тайвань) разработали технологию 3D печати, позволяющую включать в предметы электрические компоненты, такие как резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы и интегрированные беспроводные систем электрического зондирования.
Исследователи испытали новую технологию, распечатав беспроводную «умную крышку» для молочной коробки, которая способна обнаружившего признаки порчи продукта, благодаря встроенным датчикам. Хотя инженерам удавалось производить широкий спектр 3D-печатной продукции, в том числе протезы, медицинские имплантаты, игрушки, детали автомобилей, строительные материалы и даже продукты питания, у ученых не было возможности делать чувствительные электронные компоненты.
Соавтор разработки Liwei Lin говорит: «Наша работа – первая демонстрация возможностей 3D-печати для изготовления основных электрических компонентов, а также рабочих беспроводных датчиков.Однажды, люди могут просто скачать файлы 3D-печати из Интернета с набором форм и цветов и распечатать полезные устройства в домашних условиях».
Lin объясняет, что полимеры являются привлекательными материалами для 3D печати, потому что их гибкость позволяет формировать различные формы.Тем не менее, такие материалы являются плохими проводниками электричества и плохими кандидатами для электронных устройств.Чтобы обойти это, Lin и его коллеги начали с построения системы с использованием полимеров и воска.Они затем удалили воск, оставив полые трубки, которые заполняются жидким металлом, в своих экспериментах они использовали серебро.
Для проверки концепции исследователи объединили электронные компоненты в пластиковой крышке пакета молока и контролировали признаки порчи.«Умная крышка» была оснащена конденсатором и катушкой индуктивности, чтобы сформировать резонансный контур. Схема может обнаружить изменения в электрическом сигнале, который сопровождает повышенные уровни бактерий.Исследователи периодически контролировали изменения с помощью беспроводного радиочастотного зонда на разных стадиях эксперимента.
Свойства молока постепенно меняются, по мере того, как продукт деградирует, что приводит к изменениям в его электрических характеристиках.Эти изменения обнаруживаются с помощью смарт-крышки. «Эта 3D-печатная технология может, в конечном итоге, сделать электронные схемы достаточно дешевыми, и они будут добавлены к упаковке, чтобы обеспечить оповещение покупателя о безопасности продукта питания», уверен Lin.«В будущем вы можете использовать ваш мобильный телефон, чтобы проверить свежесть еды, пока она еще на полках магазинов». Он добавил, что его лаборатория работает над созданием этой же технологии для медицинских приложений, таких как имплантируемые устройства со встроенными преобразователями, которые могут контролировать кровяное давление, напряжение мышц и концентрацию лечебного препарата.