Stampa 3D con nanocompositi polimerici conduttivi per tessuti intelligenti

Nella recente pubblicazione ” Stampa 3D FDM di nanocompositi polimerici conduttivi: un nuovo processo per tessuti funzionali e intelligenti “, la studentessa di tesi Razieh Hashemi Sanatgar esplora la fabbricazione digitale con materiali compositi per la produzione di tessuti intelligenti. E mentre i compositi vengono utilizzati in così tante applicazioni diverse, qui i ricercatori spiegano che la stampa 3D combinata con tali materiali “possiede un forte potenziale”. Nella sperimentazione di tessuti, Sanatgar sottolinea l’importanza sia dello sviluppo che della caratterizzazione di polimeri e nanocompositi.

La missione di Sanatgar è quella di realizzare “processi di funzionalizzazione tessile” che siano flessibili ed efficienti sotto il profilo delle risorse, oltre che più convenienti e, in definitiva, intelligenti. Questi tipi di tessuti sono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni:

Assistenza sanitaria
Tessuti per interni
automobile
Indumenti protettivi
Comunicazione e intrattenimento

L’approccio dovrebbe essere interdisciplinare e affronta i benefici in relazione a questioni come materiali non rinnovabili, energia e possibili alternative. Sanatgar ha l’idea giusta di trovare un modo di produrre con un impatto minore e risultati migliori nel complesso.

“La stampa 3D diretta su tessuti può influire sulla domanda di energia nello sviluppo di tessuti funzionali e intelligenti semplificando la catena di approvvigionamento”, afferma Sanatgar. “La catena di approvvigionamento può essere migliorata funzionalizzando in determinati punti ove necessario per l’utente finale, pertanto il consumo di energia sarà ridotto accorciando la lunghezza della catena di approvvigionamento. Lo sviluppo di geometrie nuove e complesse che sarebbero altrimenti problematiche, diventa pratico con la stampa 3D. “

I tessuti intelligenti sono il classico mezzo “ondata del futuro”, in grado di trasformarsi in base al loro ambiente, oltre a rispondere alle esigenze degli utenti. Le funzioni intelligenti non sono senza difficoltà, e soprattutto in:

durabilità
Affidabilità
Scalabilità Industrializzazione dei processi produttivi

Schema di riempitivi zero, unidimensionali e bidimensionali nella matrice polimerica [67]

Sanatgar ha anche scoperto che i parametri nella fabbricazione hanno dimostrato problemi di adesione significativi. La temperatura dell’estrusore e la velocità di stampa svolgono un ruolo ovvio, anche se il team di ricerca ha scoperto che la temperatura della piattaforma non ha molto effetto. La teoria della diffusione offre una spiegazione riguardo all’adesione qui, poiché la diffusione delle molecole porta ad un migliore legame.
“Il PLA depositato sul tessuto PA non mostra un’elevata forza di adesione poiché due polimeri non sono compatibili; tuttavia, conferma i nostri precedenti risultati relativi all’effetto dell’estrusore e della temperatura della piattaforma sulla forza di adesione e dimostra che anche la struttura della superficie del tessuto può essere efficace “, afferma l’autore. “La forza di adesione dei nanocompositi PLA e PLA depositati sui tessuti PLA è completamente elevata che in tutti i campioni in base alla resistenza dello strato e del tessuto depositati, si è verificata la lacerazione del tessuto o la rottura degli strati depositati che raggruppano estere polare in entrambi gli adesivi e aderire con l’aiuto della teoria della diffusione può spiegare questo fenomeno “.

Il consumo di energia è una preoccupazione enorme per l’industria tessile, e qui il punto è che se la tecnologia arriva consentendo una riduzione di acqua, energia, prodotti chimici e rifiuti, dovrebbe essere pienamente sviluppata.

“Tuttavia, ci sono molte sfide da raggiungere per raggiungere l’obiettivo, ad esempio le tecnologie non sono ancora pronte a rispondere alle esigenze dell’industria e sono necessarie la consapevolezza e l’educazione per applicare processi efficaci nel campo delle risorse tessili. Questa tesi si è concentrata sull’applicazione di una nuova tecnologia per lo sviluppo di tessuti funzionali e intelligenti. Il problema più impegnativo nel mercato dei tessili intelligenti è che le tecnologie esistenti non sono in grado di rispondere alle esigenze personalizzate, pertanto esistono ancora sfide economiche e di scala della produzione. “

“La stampa 3D è stata applicata in questa tesi come una tecnologia flessibile per consentire una produzione personalizzata con meno acqua, sostanze chimiche ed energia per diverse possibili applicazioni come l’integrazione di sensori e interconnessioni direttamente sul tessuto dove sono necessari, senza acqua e solventi e con motivi processi di funzionalizzazione “, ha concluso l’autore.

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