更精确、更快速、更便宜。世界各地的研究人员多年来一直致力于利用机器人3D打印（所谓的Robocasting）等增材制造电路，并取得了巨大成功，但现在产生了一个新的问题，使这种3D基材具有导电性的金属颗粒正在加剧电子废物的问题，特别是鉴于新型的一次性传感器，其中一些只使用几天，未来产生的废物可能会增加。

研究人员表示，这构成了不必要的浪费。现在迫切需要能够平衡电子性能、成本和可持续性的材料。为了开发一种环境友好型墨水，研究团队因此设定了雄心勃勃的目标：无金属、无毒、可生物降解。并考虑到实际应用：容易成型，对水分和适度的热度稳定。

用碳和虫胶

研究人员选择了廉价的碳作为导电材料，正如他们最近报告的那样。更确切地说：细长的石墨小板与微小的烟尘颗粒混合，在这些小板之间建立电接触--所有这些都在一个由著名的生物材料制成的基体中：紫胶，它从鳞片昆虫的排泄物中获得。在过去，它被用来制作唱片；今天，它还被用作木制乐器和指甲的清漆。它的优点与研究人员所期望的情况完全相符。除此之外，它还能溶于酒精--一种廉价的溶剂，在涂抹墨水后会蒸发，从而使其变干。

尽管有这些成分，但事实证明这项任务具有挑战性。这是因为无论是用于简单的丝网印刷还是用于现代3D打印机，墨水都必须表现出剪切稀化行为。在静止状态下，墨水是粘稠的。但是在打印的时候，当它受到横向剪切力的作用时，它就会变得更有流动性--就像不滴水的墙面漆，只有在用滚筒的力量涂抹时才会获得更柔软的稠度。然而，当用于增材制造，如用机械臂进行3D打印时，这就特别棘手：太粘稠的墨水会太硬--但如果它在打印过程中变得太液态，固体成分可能会分离并堵塞打印机的小喷嘴。

实际应用的测试

为了满足这些要求，研究人员对他们的墨水配方进行了大量的修补。他们测试了两种尺寸的石墨板块：40微米和7至10微米的长度。石墨和炭黑的混合比例也需要有许多变化，因为过多的炭黑会使材料变脆，带来墨水干燥时开裂的风险。通过优化配方和成分的相对组成，该团队能够开发出几种可用于不同的二维和三维打印工艺的墨水变体。

最大的挑战是实现高导电性，同时形成一个碳、石墨和虫胶的凝胶状网络。该团队通过几个步骤调查了这种材料在实践中的表现。例如，用一个微小的测试立方体。15个来自3D打印机的叠加网格--由直径仅0.4毫米的细线组成。这表明，该墨水也足以满足机器人铸造等苛刻的工艺。

为了证明其对实际部件的适用性，研究人员特别建造了一个变形传感器：一个印有墨水结构的薄PET条，其电阻随着不同程度的弯曲而精确变化。此外，对拉伸强度、在水中的稳定性和其他性能的测试显示出有希望的结果--因此研究小组相信，这种已经获得专利的新材料可以在实践中证明自己。"古斯塔夫-尼斯特罗姆说："我们希望这种油墨系统能够用于可持续印刷电子的应用，例如，用于智能包装和生物医学设备中的导电轨道和传感器元件，或者用于食品和环境感应领域。