De ingenieurs van Rutgers hebben hoogwaardige elektrische circuits ingebouwd in 3D-geprinte kunststoffen, wat zou kunnen leiden tot kleinere en veelzijdige drones en beter presterende kleine satellieten, biomedische implantaten en slimme structuren.

Ze gebruikten pulsen van hoogenergetisch licht om kleine zilveren draden te smelten, resulterend in circuits die 10 keer meer elektriciteit geleiden dan de stand van de techniek, volgens een onderzoek in het tijdschrift Additive Manufacturing. Door de geleidbaarheid 10-voudig te verhogen, de ingenieurs kunnen het energieverbruik verminderen, de levensduur van apparaten verlengen en hun prestaties verbeteren.

"Onze innovatie is veelbelovend voor de ontwikkeling van een geïntegreerde eenheid - met behulp van 3D-printen en intense lichtpulsen om zilveren nanodeeltjes te fuseren - voor elektronica, " zei senior auteur Rajiv Malhotra, een assistent-professor bij de afdeling Werktuigbouwkunde en Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek van de School of Engineering aan de Rutgers University-New Brunswick.

Het inbedden van elektrische verbindingen in 3D-geprinte structuren gemaakt van polymeren, of plastic, kan nieuwe paradigma's creëren voor apparaten die kleiner en energiezuiniger zijn. Dergelijke apparaten kunnen CubeSats (kleine satellieten), drones, zenders, licht- en bewegingssensoren en Global Positioning Systems. Dergelijke onderlinge verbindingen worden ook vaak gebruikt in antennes, druksensoren, elektrische spoelen en elektriciteitsnetten voor elektromagnetische afscherming.

De ingenieurs gebruikten hightech "intense pulsed light sintering" - met hoogenergetisch licht van een xenonlamp - om lange dunne zilverstaafjes, nanodraden genaamd, samen te smelten. Nanomaterialen worden gemeten in nanometers (een nanometer is een miljoenste van een millimeter - ongeveer 100, 000 keer dunner dan een mensenhaar). Gesmolten zilveren nanomaterialen worden al gebruikt om elektriciteit te geleiden in apparaten zoals zonnecellen, displays en radiofrequentie-identificatie (RFID)-tags.

Volgende stappen zijn onder meer het maken van volledig 3D interne circuits, het verbeteren van hun geleidbaarheid en het creëren van flexibele interne circuits in flexibele 3D-structuren, zei Malhotra.

De hoofdauteur is Rutgers-promovendus Md Naim Jahangir. Rutgers co-auteurs zijn onder meer undergraduate Jeremy Cleeman en postdoctoraal student Hyun-Jun Hwang.