İsveçli Araştırmacılar Selüloz Temelli Devreleri Başarılı Bir Şekilde 3D Yazdırdılar
Bu yıla kadar 3D baskı için tamamen yeni uygulamalarda kapsamlı bir artış görmekte olmamıza rağmen, masaüstü üretim çeşitliliğinde tipik olarak görmüş olduklarımızla karşılaştırıldığında bunların büyük bir çoğunluğu, oldukça geniş ölçekli ya da daha küçük ölçekli 3D baskıya odaklanmıştır.
Bu gelişmelerin çoğunluğu katkı üretim teknikleri aracılığıyla evler üretmeye olduğu kadar biyoyazılımdaki artan odağa da atfedilebilirken; tüm katkı üretim endüstrisine bir bütün olarak katkıları ilham vermekte yetersiz bir şeydir.
Çok yakın geçmişte İsveç’teki Chalmers Teknoloji Üniversitesi’nden bir grup araştırmacı 3D biyoyazıcının yardımıyla selülozdan yapılmış üç boyutlu nesneleri ilk kez başarılı bir şekilde yazdırıp kurutmuştur. İşlem boyunca araştırmacılar elektriksel olarak iletken malzemeler oluşturmak için karbon nanoborucuklar eklemeyi de başarmışlardır.
Şimdiye kadar katkı üretim metotlarında selüloz kullanımı, tüm katkı üretim işlemlerinin çoğunluğunda gerekli olan ısıtıldığında maddeyi eritebilme yeteneğinin olmayışı yüzünden son derece zordu. Bu engeli aşmak için araştırmacılar, yüksek çözünürlüklü bir 3D biyoyazıcı kullanarak jeli dağıtmadan önce %99’u sudan oluşan bir hidrojelin içine nanofibrilleri karıştırmıştır.
“3D baskının teknolojik gelişimiyle selüloz kullanımını birleştirmek muhteşem çevresel avantajlar sağlamaktadır.” Diyor Chalmers’daki biyopolimer teknolojisi profesörü Paul Gatenholm. “Selüloz biyolojik olarak tamamen ayrıştırılabilen limitsiz bir yenilenebilir üründür ve aksi halde atmosferde yok olacak olan karbondioksiti tutmak demektir.”
Yeni oluşturulmuş ıslak malzemeyi sıkmak tek başına bir zorluk iken daha büyük sorun nesnelerin yazdırıldıktan sonra şekillerini koruma kapasitesine sahip olduklarından emin olmaktı.
Bu problemi çözmek için selüloz jel aynı zamanda elektriği ileten mürekkep oluşturma kapasitesi olan karbon nanoborularla karıştırılmıştır. Kurutma işlemi süresince bir iletken jel ve bir iletken olmayan jel kullanırken; araştırmacılar nesnelerin istenilen şekillerini korumaya yardımcı olmanın yanı sıra aynı zamanda önemli derecede kurutma işlemine yardımcı olan minyatür 3D devreler üretmeyi başarmıştır.
“Kurutma işlemi kritiktir.” Diye ekledi Gatenholm. “Kuru nesnelerin şekillerini kontrol etmek için farklı şekillerde nesnelerin dondurulduğu ve suyun atıldığı bir işlem geliştirdik. Aynı zamanda ince filmler oluşturan tek yönde yapı yıkımı da mümkündür.”
Gatenholm’a göre araştırma, ekip tarafından yürütülen ve iki farklı jelin kullanılması kararını da içeren bu araştırma entegral devrelerle selüloz temelli ürün çeşitliliğinin olası gelişmesi için de bir temel oluşturur. “Potansiyel uygulamalar paketlemeyle birleştirilmiş sensorlardan vücut sıcaklığını elektriğe çeviren tekstillere ve sağlık çalışanlarıyla iletişim kurabilen pansuman malzemelerine kadar birçok çeşide sahiptir.” diye de ekledi.
Bu bulguların tam potansiyelini görmek için biraz erken olsa da bununla beraber araştırmanın sonuçları oldukça hoş karşılanan bir gelişmedir çünkü bu teknolojiden yararlanabilecek olan sensorlar, akıllı tekstiller ve giyilebilir malzemeler günlük hayatlarımızda giderek daha yaygın olmaya devam ediyor.