3D printen van sterk uitgelijnde thermoelektrische polymeren

Thermoelektrische energie (TEs) zijn energie-oogstmachines die afvalwarmte omzetten in elektrische energie en vice versa (ze gebruiken elektriciteit voor actieve verwarming / koeling). Van de verschillende klassen TE materialen hebben organische TE materialen de voordelen dat ze niet-toxisch, overvloedig en mechanisch flexibel zijn. Daarom zijn organische thermo-elektrische systemen (OTEs) perfecte kandidaten om draagbare autonome sensoren aan te drijven die zijn geïntegreerd in slim textiel of zelfs in direct contact met de huid. Dergelijke systemen kunnen meerdere toepassingen vinden in de biogeneeskunde en sport. Het gebruik van printtechnologieën vergemakkelijkt de fabricage van OTE materialen over grote oppervlakken. Met name 3D printen is aantrekkelijk omdat het de productie van verticale structuren met een hoge aspectverhouding en uitgewerkte vormen mogelijk maakt. Organisch bedrukte thermoelektrische materialen hebben momenteel echter te lijden onder lage prestaties. Hun prestatie hangt niet alleen af van het materiaal zelf, maar ook van de manier waarop de moleculen in de vaste fase zijn gerangschikt. De hypothese van dit project is dat de herschikking van de moleculen op een manier dat ze allemaal in dezelfde richting georiënteerd zijn (moleculaire uitlijning) zal leiden tot een boost in de thermo-elektrische prestatie van het organische materiaal. In dit project wordt van de promovendus verwacht dat hij: 1- Ontwikkel een nieuwe opstelling die micro-extrusie 3D-printen combineert met een extern elektrisch veld (e-veld) dat moleculaire uitlijning in het geprinte polymeer zal induceren, wat leidt tot een boost in de TE-prestaties. Deze Electric Field Assisted Molecular Alignment (EFAMA) 3D printtechnologie zal ook helpen bij het verbeteren van de patroonresolutie van de 3D structuren. 2- Formuleer commerciële en aangepaste (half) geleidende polymeren met bekende TE-eigenschappen als inkten met de juiste reologie om 3D geprint te worden met de ontwikkelde setup. 3- Evalueer het effect van de afdrukparameters en e-veldkenmerken (AC vs DC, frequentie en amplitude) op de uiteindelijke nanostructuur en afdrukresolutie. 4- Werk samen met andere onderzoekers in de groep om de nanostructuur en TE prestaties van het gedrukte materiaal te karakteriseren om de initiële projecthypothese te valideren.