يجعل “حبر” جديد من الممكن استخدام عملية قائمة على الضوء للطباعة ثلاثية الأبعاد لبوليمرات موصلة قابلة للتبديل كهركيميائياً. نجح باحثون من جامعة Heidelberg University وجامعة Stuttgart في جعل ما يُسمى بوليمرات الأكسدة والاختزال (redox polymers) قابلة للتصنيع الإضافي باستخدام تقنية معالجة الضوء الرقمية (Digital Light Processing). بهذا، يمكن بناء هياكل معقدة ثنائية وثلاثية الأبعاد يمكن التحكم فيها كهركيميائياً وتغيير لونها، مما يفتح آفاقاً جديدة لتصنيع الأجهزة الضوئية الإلكترونية بالطباعة ثلاثية الأبعاد.

أُجري هذا البحث في إطار مجموعة التدريب البحثي المشتركة بين الجامعتين “نقل أيوني-إلكتروني مختلط: من الأساسيات إلى التطبيقات”، ونُشرت النتائج في مجلة Advanced Functional Materials. تعتبر معالجة الضوء الرقمية (DLP) عملية طباعة ثلاثية الأبعاد قائمة على الضوء، حيث يتم بناء جسم ثلاثي الأبعاد طبقة تلو الأخرى من “حبر” حساس للضوء من خلال إشعاع انتقائي بأشعة فوق بنفسجية، وهي قادرة على تصنيع هياكل معقدة بسرعة مقارنة بعمليات التصنيع الإضافي الأخرى.

تقول الأستاذة Eva Blasco إنه على الرغم من نجاح تقنية DLP بالفعل في مجالات مثل طب الأسنان، إلا أن طباعة DLP لبوليمرات موصلة لتطبيقات ضوئية إلكترونية كانت تحدياً كبيراً سابقاً. تعاون فريقا البحث في الجامعتين بشكل وثيق لتطوير حبر جديد قائم على الميثاكريلات يحتوي على مجموعات كربازول نشطة أكسدة-اختزال، مما يمنح المادة موصلية ويجعلها قادرة على تغيير اللون بناءً على حالة الأكسدة والاختزال. استخدم الباحثون هذه التركيبة لحبر موصل ضوئي لتصنيع هياكل يمكن التحكم فيها كهركيميائياً حتى بعد الطباعة، مع الحفاظ على خصائصها القابلة للتبديل.

يؤكد كريستيان ديلافير وسفينيا بيختولد أن البحث استفاد من التعاون متعدد التخصصات بين مختبرات الجامعتين. باستخدام تركيبة الحبر المحتوي على الكربازول، يمكن تصنيع هياكل معقدة متنوعة مباشرة بالتصنيع الإضافي، وتتغير ألوان هذه الهياكل عند التحفيز الكهركيميائي، وهذه العملية قابلة للعكس ويمكن التحكم فيها بدقة على مستوى البكسل، مع تحكم ممتاز في البعد الثالث.

يعتقد الأستاذة Blasco والأستاذة Ludwigs أن دمج الطباعة ثلاثية الأبعاد القائمة على الضوء عالية الدقة مع بوليمرات الأكسدة والاختزال يفتح إمكانيات جديدة للتصنيع الإضافي لشاشات بكسل أو مشغلات لتطبيقات الروبوتات الناعمة، حيث يمكن تبديل الحجم كهركيميائياً.