Nový inkoust pro 3D tisk používaný k vytváření malých termogenerátorů
Termoelektrická zařízení jsou schopna vyrábět elektřinu využitím tepla pohybujícího se uvnitř materiálu z části, která je teplejší, do části, která je chladnější. Vědci hledali způsoby, jak vytvořit termoelektrická zařízení pro napájení věcí, jako jsou bezdrátové senzory. Teoreticky by mohly být poháněny využitím přirozených rychlých teplotních změn, například když na chladném a tmavém povrchu najednou začne svítit ranní světlo.
Jak vědci poznamenávají, mikro-termoelektrická zařízení jsou prostředkem k získávání elektřiny z tepelných systémů. Jejich komerčně životaschopné využití však bylo problematické. Stávající techniky, jak naznačují, byly nákladné a většina z nich byla ve formě dvourozměrných filmů, což omezuje typy možných aplikací. V tomto novém úsilí vědci hledali způsob, jak vytvářet generátory pomocí 3D tisku.
Vědci zjistili, že tisk malých generátorů vyžaduje vývoj nového druhu inkoustu. Začali studiem vlastností stávajících inkoustů, konkrétně se zaměřili na jejich koloidní reologii, což zahrnovalo studium korelací mezi velikostí a distribucí částic náboje. Zjistili, že menší částice a ty, které se shlukují do úzkých distribučních kanálů, produkují vyšší viskozitu. Zjistili také, že řízení povrchové oxidace termoelektrických částic snížilo díky přísadám to, co je známé jako efekt stínění. Čistým výsledkem bylo zlepšení reologických vlastností.
Pomocí těchto znalostí vědci vytvořili typ inkoustu, který by mohli být použit k tisku drobných sloupků (1,4 mm na výšku a méně než 0,5 mm v průměru) na silikonový čip. Poté použili svou techniku k tisku více sloupců na čip a zjistili, že by jej poté bylo možné použít jako termoelektrické zařízení, zahříváním pouze jedné jeho strany, zatímco druhou budou chladit. Zjistili, že zařízení má hustotu výkonu 479,0 μW cm –2 - což je dostatečné pro napájení malého bezdrátového senzoru.
