Conductive Cellulose Composites with Low Percolation Threshold for 3D Printed Electronics

We are reporting a 3D printable composite paste having strong thixotropic rheology. The composite has been designed and investigated with highly conductive silver nanowires. The optimized electrical percolation threshold from both simulation and experiment is shown from 0.7 vol. % of silver nanowires which is significantly lower than other composites using conductive nano-materials. Reliable conductivity of 1.19 × 102 S/cm has been achieved from the demonstrated 3D printable composite with 1.9 vol. % loading of silver nanowires. Utilizing the high conductivity of the printable composites, 3D printing of designed battery electrode pastes is demonstrated. Rheology study shows superior printability of the electrode pastes aided by the cellulose\u27s strong thixotropic rheology. The designed anode, electrolyte, and cathode pastes are sequentially printed to form a three-layered lithium battery for the demonstration of a charging profile. This study opens opportunities of 3D printable conductive materials to create printed electronics with the next generation additive manufacturing process

Influencia de las materias primas y de la técnica de moldeo en la fabricación de productos cerámicos tipo gres

(Eng) Clay-rich materials and limestone from mines close to the metropolitan area of Cucuta together with materials obtained after firing process of ceramic products (chamotte) were used to form samples of ceramic tiles using extrusion and pressing. Once the ceramic process was finished (with firing temperatures between 1050 °C and 1250 °C), the effect of different ceramic pastes on technological characteristics, such as mechanical resistance to flexion, deep abrasion and percentage of water absorption, was evaluated according to the Colombian technical standard. Samples were characterized using X-ray diffraction, X-ray fluorescence and scanning electron microscopy to identify effects caused by presence of raw materials and the type of molding used. The results show that mineralogical composition and forming technique have an impact on the technological properties of the resulting material. Also it can be seen that for mixtures of raw materials employed in the study, the extrusion technique allows faster glassy phase formation, however this molding technique could be one of the reason for faster recrystallization at high temperatures. The best values for the technological properties were found at temperature of 1150 °C.(Spa) Se empleó material arcilloso y caliza proveniente de minas cercanas a la zona metropolitana de Cúcuta, así como el material de rotura después del proceso de cocción de productos cerámicos (chamota) para la conformación de probetas de baldosas cerámicas mediante las técnicas de extrusión y prensado. Una vez realizado el proceso cerámico (con temperaturas de cocción entre 1050°C y 1250°C), se evaluó el efecto de las diferentes mezclas preparadas sobre las propiedades tecnológicas de resistencia mecánica a la flexión, abrasión profunda y porcentaje de absorción de agua de acuerdo a la norma técnica colombiana. Los productos cocidos fueron caracterizados mediante difracción de rayos X, fluorescencia de rayos X y microscopía electrónica de barrido a fin de evidenciar efectos causados por las materias primas y el tipo de moldeo empleado. Los resultados obtenidos dejan ver la existencia de un efecto de la composición mineralógica de las muestras y de la técnica de conformado sobre la propiedades tecnológicas analizadas al momento de elaborar cerámicos gresificados. Se evidenció que para las mezclas de materias primas utilizadas, la técnica de extrusión permite una más rápida formación de fase vítrea y contribuye a una recristalización más rápida en altas temperaturas. Los mejores valores para las propiedades tecnológicas analizadas fueron encontrados en la temperatura de 1150°C

Estudio comparativo de las técnicas de extrusión y prensado como procesos de conformado de productos cerámicos de construcción en el Área Metropolitana de Cúcuta

The present work studies the principal variables of control in the manufacturing process of construction pieces of the Metropolitan Area of San Jose de Cucuta by extrusion and pressing techniques for its forming. The investigation was taken out using clayey samples of the two principal geological formations of the region where the raw material is taken for processing at an industrial level. The clayey samples milling was made by dry means as well as by moisture means and its particle size was measured. Subsequently the forming process was taken over by using an hydraulic press and extruder with vacuum system , both equipments at laboratory scale, the pieces shaped were dry and firing between 980° c and 1180° at the end of the process the tests were made to determine water absorbtion, contraction and mass loss at the pieces firing. The study results left to see that the extrusion technique allowed a faster vitrification for the region’s clay in comparing with the pressing technique, the contractions of drying and firing are less marked on the pressing techniques with standard deviations much lower than in extrusion.<br><br>El presente trabajo estudia las principales variables de control del proceso de fabricación de piezas cerámicas de construcción de la zona metropolitana de San José de Cúcuta, mediante las técnicas de extrusión y prensado para su conformado. La investigación se llevó a cabo utilizando muestras arcillosas de las dos principales formaciones geológicas de la región de donde se extraen las materias primas para el proceso a nivel industrial. Las muestras arcillosas se molturaron tanto por vía seca como por vía húmeda y se estudió su granulometría. Posteriormente se llevó a cabo el proceso de conformado utilizando una prensa hidráulica y una extrusora con vacío, ambos equipos a escala de laboratorio. Las probetas obtenidas se secaron y cocieron entre 980 ºC y 1180ºC al final del proceso se realizaron pruebas para determinar la absorción de agua, contracción y pérdida de masa en cocción de las probetas. Los resultados de la investigación dejaron ver que la técnica de extrusión permite una gresificación más rápida para las arcillas de la región en comparación con la técnica de prensado, las contracciones de secado y cocción son menos marcadas en la técnica de prensado y con desviaciones estándar mucho mas bajas que en el caso de la extrusión