增长过程

与可生长材料的原型互动设备

生长周期。与从专门的植物或动物部位获得的生物塑料相比，“生长”制造涉及生物，例如细菌，真菌或植物。随着制造过程的成长开辟了独特的机会空间，例如，制造商可以利用该材料自我制作和堆肥的能力来提高可持续性[10]或利用生物组装来建立无缝的连接。然而，在增强交互性过程中，交互元素（例如电子）的整合仍然不足。我们将生物杂化设备视为交互式设备，这些设备将传统的电子组件与活生物体生产的生物基材料进行整体。我们的主要研究问题是研究如何使用细菌纤维素（BC）创建这种生物杂化器件。bc是一种基于生物的聚合物材料，是通过细菌和酵母菌（Scoby）的共生培养而生产的，这最常见于康普茶茶的家居生产中。它具有一组理想的属性，使其特别合适：使用BC制造是可访问的，并且可以产生具有高耐用性，多功能性和机械灵活性的对象。到目前为止，细菌纤维素主要用于制造被动物体[47，63，66]。只有很少的作品说明了如何将材料与电子产品混合以创建交互式伪影[10，57]。这是高度挑战性的，因为生存的Scoby所需的生长培养基是酸性和潮湿的，它倾向于腐蚀电子成分。他们因此，需要仔细调整使用BC的生物杂化设备的制造技术和材料，以满足所涉及的生物体的需求。据我们所知，迄今为止，已经提出了对BC与电子和导电材料集成的设计空间的系统探索。因此，设计师和制造商在试图将电子设备与BC集成时被迫恢复为“反复试验”。在这项工作中，我们通过将传统电子产品与生物制造结合使用生物制造来贡献一个框架，用于制造生物杂种设备。框架确定了材料生命周期的三个不同阶段，以支持设计和制造商利用BC的增长过程到嵌入电子产品。对于每个生命周期阶段，我们通过生物制作，生物组装和弹簧来构成新颖的织物技术，用于嵌入导电元件，传感器和输出成分。在生长阶段，生物组装可以实现有机材料“生长”并封装每个组件的电子设备的无缝整合。我们对材料和化学兼容性有贡献。稳定阶​​段实现了一系列添加剂制造技术，我们仔细地适应了bc的独特特征。，我们贡献了湿分层，分层并用导电粒子作为新颖的，特异性的制造技术以及对机械性能和电导率的见解。在无生命的阶段，可提供减法制造技术。我们提供了有关激光切割，碳化，雕刻和折叠的见解，并通过用石墨掺杂的导电糊剂填充激光雕刻痕迹来创建基于BC的PCB的新技术。制造技术已设计为众多的制造商，设计师和电子爱好者的观众可以使用。