在蔚山国立科学技术研究所工作的一组研究人员创造了一种新型墨水,可用于打印微型 3D 发生器。在他们发表在《自然电子》杂志上的论文中,该小组描述了开发他们的新墨水。
热电设备能够通过利用材料内从较热部分向较冷部分移动的热量来发电。科学家们一直在寻找制造热电设备来为无线传感器等设备供电的方法。从理论上讲,它们可以通过利用自然的快速温度变化来供电,例如当晨光突然开始照在凉爽、黑暗的表面上时。
正如研究人员所指出的,微型热电设备是一种从热系统中获取电能的手段。然而,使它们具有商业可行性一直存在问题。他们认为,现有技术成本高昂,而且大多数采用二维薄膜的形式,这限制了可能的应用类型。在这项新工作中,研究人员试图找到一种使用 3D 打印创建发电机的方法。
研究人员认识到,打印微型发电机需要开发一种新型墨水。他们首先研究现有墨水的特性,特别关注它们的胶体流变学,其中涉及研究带电粒子的大小和分布之间的相关性。他们发现较小的颗粒和聚集在狭窄分布通道中的颗粒会产生更高的粘度。他们还发现,控制热电粒子的表面氧化可以减少添加剂造成的所谓的屏蔽效应。最终结果是提高了流能。
利用这些知识,研究人员创造了一种墨水,可用于在硅芯片顶部打印微小的柱子(高 1.4 毫米,直径小于 0.5 毫米)。然后他们使用他们的技术在芯片上打印多个列,并发现它可以用作热电设备,只需加热它的一侧,同时冷却另一侧。他们发现该设备的功率密度为 479.0 μW cm –2——足以为一个微型无线传感器供电。