نجح فريق متعدد الجنسيات من الباحثين في تطوير حبر طباعة ثلاثي الأبعاد جديد يمكن استخدامه لإنشاء دوائر إلكترونية قابلة لإعادة التدوير بسهولة دون الحاجة إلى مواد كيميائية سامة أو حرارة أو حتى ضوء.
مع أحبار الطباعة ثلاثية الأبعاد التقليدية، عليك القيام بما يسمى بالتصلب اللاحق. وفي هذه المرحلة يتم قصف الهيكل المطبوع إما بأشعة فوق بنفسجية (في حالة الطباعة بالراتنج) أو بالمعالجة الحرارية (مثل النمذجة بالترسيب المندمج، أو الطباعة بالتشكيل بالصهر المنصهر) لإجباره على الترابط كيميائيًا والتصلب الكامل، وبالتالي تحقيق خصائصه الميكانيكية الضرورية. ويشير فريق البحث إلى أن هذه العملية تتطلب غالبًا إضافة “مواد كيميائية متشابكة (على سبيل المثال، مواد متشابكة تحتوي على ألدهيد أو سيانوكريلات أو مجموعات إيبوكسيد)، والتي قد تؤثر سلبًا على صحة الإنسان والبيئة”. وبدون هذه الخطوة، قد تكون أجزاء من الأشياء المطبوعة أكثر ليونة وأضعف نسبيًا من الهيكل المحيط، مما يؤثر على مدى جودة عمل العنصر، ومدة استمراره.
الحبر الذي تم تطويره حديثًالا يحتاج الحبر الجديد، الذي يستخدم بوليمرًا غير سام يسمى بولي (N-إيزوبروبيل أكريلاميد)، أو PNIPAM، إلى الضوء ولا الحرارة. ولتصلبه، يحتاج فقط إلى ماء مالح بدرجة حرارة الغرفة. وقد استخدمت صناعة الأدوية PNIPAM منذ فترة طويلة في أنظمة توصيل الأدوية. في هذه الحالة، يتم بثقه من طابعة ثلاثية الأبعاد مخصصة للرعاية الصحية مباشرة في محلول من كلوريد الكالسيوم والماء لتشكيل هياكل مرتبة بدقة وموصلة للكهرباء في اللحظة التي تلامس فيها البوليمرات الماء. ولأن جزيئات PNIPAM تتشابك مع بعضها البعض بسبب تأثير “الملح”، فإن المادة لا تحتاج إلى الاستحمام في ضوء فوق بنفسجي ودرجات حرارة عالية في نهاية عملية الطباعة. يتصور فريق البحث استخدام الحبر الجديد في مجموعة متنوعة من التطبيقات بما في ذلك “الدوائر الإلكترونية القابلة للذوبان في الماء، وحاملات لتوصيل المواد الصغيرة، والمحركات الذكية”.
وفي دراستهم، قام الفريق بخلط الحبر مع أنابيب الكربون النانوية، ثم استخدموه لطباعة لوحة دوائر كهربائية قادرة على تشغيل مصباح كهربائي صغير. ثم تم إعادة تدوير الدائرة عن طريق غمرها في الماء العذب، حيث تذوب. ثم سُمح للماء بالتبخر من المحلول في فرن منخفض الحرارة وبعد ذلك يمكن استعادة PNIPAM. وقال المؤلف الرئيسي البروفيسور جينهي باي من جامعة كاليفورنيا في سان دييغو إن عملية البناء وإعادة التدوير والاستعادة بأكملها تتم في ظل ظروف محيطة، “دون الحاجة إلى خطوات إضافية أو معدات متخصصة أو مواد كيميائية سامة أو حرارة أو ضغط”. توم هاردوير“وهذا يوفر نهجًا بسيطًا وصديقًا للبيئة لإعادة تدوير المواد البوليمرية.”
مصدر: اتصالات الطبيعة عبر توم هاردوير