L’orientamento influenza il comportamento elettrochimico nei sensori stampati in 3d

Studio rileva che l’orientamento influenza il comportamento elettrochimico nei sensori 3D stampati

I sensori di stampa 3D sono un’area che sta vedendo molte ricerche emergenti. Sappiamo tutti che l’orientamento della stampa può davvero influire sulla qualità delle stampe. I sensori sperimentano anche questo con l’orientamento della stampa, avendo riscontrato effetti sul comportamento elettrochimico. Il documento, intitolato “Gli effetti della stampa sul comportamento elettrochimico degli elettrodi stampati in acrilonitrile-butadiane styrine (ABS) / nerofumo stampati in 3D” sono disponibili qui .

I ricercatori hanno stampato in 3D una varietà di elettrodi utilizzando sia la direzione di stampa orizzontale che quella verticale . La direzione di stampa orizzontale ha prodotto una superficie liscia per un elettrodo HPSS (superficie liscia stampata orizzontalmente) e una superficie relativamente più ruvida per un elettrodo HPRS (superficie stampata orizzontalmente con superficie ruvida). L’elettrodo stampato verticalmente ha mostrato una maggiore risposta di corrente rispetto ai due elettrodi stampati orizzontalmente, dimostrando che l’orientamento di stampa è in realtà un fattore del livello di conduttività che ha un oggetto stampato in 3D.

“Nessuna differenza nella risposta capacitiva è stata osservata, il che indica che l’area di superficie conduttiva di tutti i tipi di elettrodi era identica”, affermano i ricercatori. “L’elettrodo VP (stampato verticalmente) aveva una resistenza di trasferimento della carica ridotta e una resistenza della soluzione non compensata rispetto agli elettrodi HPSS e HPRS.”
Secondo il giornale, è una sfida sviluppare sensori elettrochimici con geometrie complesse.

“Gli elettrodi compositi sono definiti come una superficie che consiste in una disposizione ordinata (array) o in una disposizione casuale (insieme) di regioni conduttrici, tipicamente di dimensioni micrometriche, separate l’una dall’altra da un isolatore”, spiegano i ricercatori. “I primi elettrodi compositi erano elettrodi di pasta di carbone, tuttavia nel corso degli anni sono stati utilizzati vari materiali conduttivi e isolanti.”

Gli elettrodi compositi sono facili da realizzare in qualsiasi geometria utilizzando la stampa 3D e hanno proprietà meccaniche robuste, ma le loro prestazioni variano a seconda delle differenze nell’omogeneità del materiale e della superficie dell’elettrodo da un lotto all’altro. Hanno anche una maggiore resistenza rispetto ai materiali conduttivi solidi, presentando un’altra sfida alla produzione di elettrodi compositi.

La stampa 3D ha presentato un modo fattibile di fabbricare elettrodi complessi, grazie alla disponibilità di stampanti 3D e alla varietà di filamenti conduttivi sul mercato . Diversi studi hanno utilizzato la stampa 3D per il rilevamento e sono stati utilizzati materiali di carbonio e metallici per la stampa 3D degli elettrodi.

“Un dispositivo elettrochimico stampato in polistirolo 3D con elettrodo di carbonio composito in nanofibra-grafite-polistirene incorporata, ha dimostrato di avere un buon segnale alle risposte voltammetriche di fondo per il rilevamento di Pb 2+acquoso  tramite stripping anodico”, affermano i ricercatori. “Gli elettrodi di metallo stampati in 3D si sono dimostrati adatti per la misurazione di vari analiti, in cui sono state dimostrate migliori prestazioni analitiche e stabilità degli elettrodi rispetto agli elettrodi di carbonio vetrosi.”
Questo studio è stato intrapreso specificatamente per esplorare il comportamento di oggetti ABS / carbonio che sono stati stampati in 3D in direzione orizzontale o verticale, e ha scoperto che l’orientamento della stampa influisce in effetti sulla conduttività di un oggetto.

“Nel complesso, i nostri risultati indicano che i materiali conduttivi stampati in 3D possono produrre sensori utili per scopi elettroanalitici e che l’orientamento della stampa può influenzare significativamente il comportamento elettrochimico”, affermano i ricercatori. “La stampa di filamenti compositi di carbonio conduttivo in strutture 3D ha migliorato il comportamento elettrochimico del materiale di base”.
Gli autori del documento includono Hairul Hisham Bin Hamzah, Oliver Keattch, Derek Covill e Bhavik Anil Patel.

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