Filamento per la stampa 3D di sensori conduttivi

Lo spin-off di Lati dedicato alla progettazione e alla produzione di compound termoplastici speciali adatti alla stampa 3D da filamento, LATI3Dlab ha recentemente sviluppato materiali elettricamente conduttivi per applicazioni in campo medicale, elettronico, robotico e sensoristico. Tra tali sviluppi, l’impiego di nanotubi di carbonio e carbon black strutturato ha permesso di abbassare sotto ai 10 ohm la resistività elettrica di compound plastici a base di PLA, valore molto più vicino ai metalli che ai polimeri. Tutto ciò offrendo allo stesso tempo eccellenti omogeneità e isotropia delle proprietà elettriche indipendentemente dal metodo di deposizione e dall’infill.

Come spiega Lati, la quantità di particelle di carbonio aggiunte alla matrice polimerica per rendere un filamento conduttivo potrebbe renderlo troppo fragile, impedendone l'avvolgimento in bobina e il successivo utilizzo. Per rendere un filamento conduttivo senza che risulti troppo fragile per essere avvolto in bobina e utilizzato, nel PLA, insieme al carbon black strutturato e ai nanotubi multiwall, è stato disperso un elastomero. La selezione dell'elastomero più adeguato ha richiesto diverse prove e il risultato migliore, ossia alta conducibilità e flessibilità del filamento allo stesso tempo, è stato ottenuto ottimizzando l’estrusione e una probabile segregazione di fase, fenomeno, questo, che dovrebbe aiutare la concentrazione delle cariche conduttive in una delle due fasi polimeriche fra loro non compatibili e che può essere osservato anche con il rapido incremento della conduttività elettrica misurata sul campione stampato.

Questo processo è stato applicato per produrre il filamento Alfaohm, con cui, presso l’Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (Messico), è stato realizzato mediante stampa 3D con tecnologia FDM un sensore conduttivo da utilizzare in applicazioni medicali portatili. Dopo un'opportuna preparazione della superficie e l'attivazione delle strutture carboniose, il sensore si è rivelato capace di condurre i segnali elettrici provenienti da un dispositivo elettro-analitico utilizzato per rilevare la presenza di specifiche sostanze chimiche.