2021年12月14日

用于3D打印传感器的碳纳米管

LATI3Dlab是LATI的一个衍生公司，致力于设计和生产适合3D打印的特殊热塑性化合物的长丝。在最近开发的等级中，导电材料已经实现了在医疗、电子、机器人和传感器领域的应用发展。

由于碳纳米管和结构碳黑的存在，已经可以将基于PLA的塑料化合物的电阻率降低到10Ω以下--比起聚合物，更接近于金属。所有这一切都提供了一个非凡的均匀性和各向同性的电气性能，而不考虑沉积方法和填充物。
这是通过对材料配方进行微调，并在长丝的导电性和灵活性之间找到最佳折中点而实现的。由于在聚合物基体中加入了大量的碳颗粒，高导电性的长丝可能太脆，导致无法缠绕线圈和使用。为此，一种弹性体与结构化碳黑和多壁纳米管一起被分散在聚乳酸树脂中。选择最合适的弹性体需要进行多次试验，最好的结果，即同时具有高导电性和灵活性的长丝，是通过最佳的挤出技术和可能的相分离实现的。

后一种现象应该有助于将导电电荷集中在两个不相容的聚合物相中的一个，也可以通过在印刷样品上测得的电导率的快速增加来观察。
这项技术被用于制造Filoalfa公司销售的Alfaohm灯丝。Alfaohm随后被Jesús E. Contreras-Naranjo博士在蒙特雷高等技术学院的团队用来3D打印一种导电传感器，用于在护理点使用的便携式医疗应用。

在对碳结构进行适当的表面处理和活化后，该传感器被证明能够传导来自用于检测特定化学品存在的电分析装置的电信号。制造过程和测试结果的细节发表在《电化学通讯》130（2021）107098上。

3D打印导电化合物的卓越性能与FDM工艺的快速制造时间、对定制设计的适应性和极具竞争力的制造成本相结合，特别是在涉及一次性部件时。这些优势可以成为创新应用的制胜法宝，如混合动力或电动汽车的超级电容器、锂离子电池和太阳能电池。