諾丁漢大學(xué)開發(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程中產(chǎn)生，在這種過程中，紫外光會迅速固化油墨。

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-所述印刷是基于材料的逐層沉積以產(chǎn)生3-D產(chǎn)品。這擴大了多功能添加劑制造(MFAM)的影響，其涉及在單個添加劑制造系統(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，擴大了電子產(chǎn)品的功能范圍。例如，包括壓力傳感器和無線通信電路的腕帶可以在一個過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，這個過程需要更長的時間，這使得當(dāng)需要幾百層形成物體時，這種方法是不切實際的。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。

這項研究的材料工程和首席研究員克里斯·塔克教授強調(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)計電路時，不必為電容器選擇標(biāo)準(zhǔn)值，您只需設(shè)置該值，打印機將為您提供組件。”

添加劑制造中心主任理查德·黑格教授(RichardHague)補充說，“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。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)備將具有對行業(yè)和公眾產(chǎn)生重大影響的潛力?！?/p>

它的工作原理

EhabSaleh博士和CFAM團隊成員發(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潛力的基礎(chǔ)技術(shù)。該項目促成了幾項合作，以開發(fā)醫(yī)療設(shè)備、射頻屏蔽面和收集太陽能的新結(jié)構(gòu)。

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