諾丁漢大學(xué)開(kāi)發(fā)了一種3d打印全功能電子電路的新方法

諾丁漢大學(xué)的研究人員開(kāi)創(chuàng)了一種突破性的方法，以快速三維打印全功能電子電路。

含有導(dǎo)電金屬油墨和絕緣聚合物油墨的電路現(xiàn)在可以在一次噴墨打印過(guò)程中產(chǎn)生，在這種過(guò)程中，紫外光會(huì)迅速固化油墨。

突破技術(shù)為電子制造工業(yè)提供了從多種材料(包括金屬和塑料)生產(chǎn)全功能組件(例如3-D天線和完全印刷的傳感器)的途徑。

該新方法將2-D印刷電子與添加劑制造(AM)或3-D印刷結(jié)合起來(lái)-所述印刷是基于材料的逐層沉積以產(chǎn)生3-D產(chǎn)品。這擴(kuò)大了多功能添加劑制造(MFAM)的影響，其涉及在單個(gè)添加劑制造系統(tǒng)中印刷多種材料以形成具有更廣泛的功能的部件。

新方法克服了在復(fù)雜結(jié)構(gòu)中制造包含塑料和金屬部件的全功能設(shè)備的一些挑戰(zhàn)，其中需要不同的方法來(lái)固化每種材料。

現(xiàn)有的系統(tǒng)通常只使用一種材料，這限制了印刷結(jié)構(gòu)的功能。有兩種材料，如導(dǎo)體和絕緣體，擴(kuò)大了電子產(chǎn)品的功能范圍。例如，包括壓力傳感器和無(wú)線通信電路的腕帶可以在一個(gè)過(guò)程中為佩戴者打印和定制。

該穿透加速了導(dǎo)電油墨的固化過(guò)程至每一層小于一分鐘。以前，使用傳統(tǒng)的熱源，如烤箱和熱板，這個(gè)過(guò)程需要更長(zhǎng)的時(shí)間，這使得當(dāng)需要幾百層形成物體時(shí)，這種方法是不切實(shí)際的。此外，電子電路和器件的生產(chǎn)受到目前的制造方法的限制，這些方法限制了這些系統(tǒng)的形式和潛在的性能。

這項(xiàng)研究的材料工程和首席研究員克里斯·塔克教授強(qiáng)調(diào)了這一突破的潛力，“能夠以噴墨打印提供的高精度在單一結(jié)構(gòu)中印刷導(dǎo)電和介電材料(電絕緣體)，將能夠制造完全定制的電子元件。當(dāng)設(shè)計(jì)電路時(shí)，不必為電容器選擇標(biāo)準(zhǔn)值，您只需設(shè)置該值，打印機(jī)將為您提供組件?！?/p>

添加劑制造中心主任理查德·黑格教授(RichardHague)補(bǔ)充說(shuō)，“在復(fù)雜、三維結(jié)構(gòu)中印刷包含多種材料的全功能設(shè)備現(xiàn)已成為現(xiàn)實(shí)。這一突破有很大的潛力成為21世紀(jì)產(chǎn)品和設(shè)備的啟用制造技術(shù)，這些產(chǎn)品和設(shè)備將具有對(duì)行業(yè)和公眾產(chǎn)生重大影響的潛力。”

它的工作原理

EhabSaleh博士和CFAM團(tuán)隊(duì)成員發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)電油墨中的銀納米顆粒能夠有效吸收UV光。吸收的UV能量被轉(zhuǎn)換成熱，其蒸發(fā)導(dǎo)電油墨的溶劑并熔化銀納米顆粒。該方法僅影響導(dǎo)電油墨，因此不會(huì)損壞任何相鄰的印刷聚合物。研究人員使用了相同的緊湊、低成本的基于LED的UV光，以在相同的印刷工藝中將聚合物油墨轉(zhuǎn)化為固體，以形成多材料3-D結(jié)構(gòu)。演示如何在此處使用“概念”工作的視頻

隨著技術(shù)的進(jìn)步，噴墨印刷可以沉積一系列功能廣泛的油墨，并具有一系列的性能。它用于生物學(xué)，組織生物清洗，多酶噴墨打印和各種類(lèi)型的細(xì)胞打印，其中‘墨水’可以構(gòu)成活細(xì)胞。

這一突破為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界提供了一種具有增長(zhǎng)潛力的基礎(chǔ)技術(shù)。該項(xiàng)目促成了幾項(xiàng)合作，以開(kāi)發(fā)醫(yī)療設(shè)備、射頻屏蔽面和收集太陽(yáng)能的新結(jié)構(gòu)。

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