Zespół naukowców pracujących w Narodowym Instytucie Nauki i Technologii Ulsan stworzył nowy rodzaj atramentu, który można wykorzystać do drukowania maleńkich generatorów 3D.
Urządzenia termoelektryczne są w stanie generować energię elektryczną, wykorzystując ciepło przemieszczające się w materiale z części cieplejszej do części chłodniejszej. Naukowcy szukali sposobów na stworzenie urządzeń termoelektrycznych do zasilania takich elementów, jak czujniki bezprzewodowe.
Teoretycznie można by te urządzenia zasilać wykorzystując naturalne gwałtowne zmiany temperatury, na przykład gdy poranne światło nagle zaczyna świecić na chłodnej, ciemnej powierzchni. Naukowcy jednak zauważyli, że urządzenia mikrotermoelektryczne służące do pozyskiwania energii elektrycznej z systemów termicznych nie było komercyjnie opłacalne. A co nie jest opłacalne nie zostaje wykorzystane.
Istniejące techniki nie tylko były kosztowne, ale również miały ograniczone rodzaje możliwych zastosowań przez to, że większość z nich miała postać dwuwymiarowych filmów. W ramach nowego przedsięwzięcia naukowcy starali się znaleźć sposób na stworzenie generatorów przy użyciu druku 3D.
Naukowcy zauważyli, że drukowanie maleńkich generatorów wymaga opracowania nowego rodzaju atramentu. Zaczęli od zbadania właściwości istniejących atramentów, przyglądając się konkretnie ich reologii koloidalnej, która obejmowała badanie korelacji między rozmiarem i rozkładem cząstek ładunku. Odkryli, że mniejsze cząstki i te, które skupiały się w wąskich kanałach dystrybucyjnych, wytwarzały wyższą lepkość. Dodatkowo zauważyli również, że kontrolowanie utleniania powierzchni cząstek termoelektrycznych zmniejsza tak zwany efekt ekranu dzięki dodatkom. W efekcie uzyskali poprawę właściwości reologicznych.
Korzystając z tej wiedzy, naukowcy stworzyli rodzaj atramentu, który można wykorzystać do drukowania maleńkich kolumn o wysokości 1,4 mm i średnicy mniejszej niż 0,5 mm na chipie krzemowym. Następnie wykorzystali swoją technikę do drukowania wielu kolumn na chipie. Wykorzystali to jako urządzenie termoelektryczne, ogrzewając tylko jedną stronę i schładzając drugą. Ich nowe urządzenie ma gęstość mocy 479,0 μW cm-2 co wystarczają do zasilania małego czujnika bezprzewodowego.
