介绍了一种三维打印多材料器件的新技术

时间:2020-05-30 21:30 来源:seo 作者:小可爱科技知识网 点击量:

介绍了一种三维打印多材料器件的新技术

三维打印技术有可能被用于制造各种复杂几何形状的物体,包括电子元件。然而,到目前为止发展起来的大多数3d打印方法仅仅证明了对生产非功能性材料是有效的,因为打印更复杂的结构,包括电子设备,将需要几个阶段的生产和更严格的程序。

加州大学洛杉矶分校、弗吉尼亚理工大学和美国空军研究实验室的研究人员最近设计了一种新的3d打印方法,用于制造由不同材料制成的电子设备。他们的方法发表在《自然电子》杂志的一篇论文中,使复杂电子结构的3d打印只需一步完成。

“目前的电子设备,包括集成电路、天线和传感器,都局限于二维规划模式,”参与这项研究的研究员郑晓宇(音)告诉Phys.org。“然而,对非平面3d设备或电路、曲面上的传感器阵列和天线,或以复杂的3d形状和结构封装的需求在不断增长。”然而,没有任何现有的方法可以有效地实现这一点。”

大多数现有的3d打印方法都使用了一种称为“气溶胶喷射”和/或直接书写技术的过程。这些方法通常需要多个印刷步骤、嵌入步骤和复杂的油墨配方。

介绍了一种三维打印多材料器件的新技术

在某些情况下,它们还需要集成多种打印方法,这大大延长了制造时间。因此,这些技术对于高速生产功能电子产品和复杂的三维结构来说还很不理想。

郑和他的同事们设计了一种方法,可以克服之前开发的3d打印技术的局限性。他们的方法是在任意的3d布局中大量存放几种功能材料,在一个打印步骤中就可以创建电子设备。

郑说:“我们报道了一种策略,通过有选择地控制3d打印物体表面电荷的位置和类型,来快速创建任意多材料的电子设备,然后根据局部静电吸引来沉积功能材料。”“金属接触可以选择性地沉积在预定义的位置,创建电子电路和电极与特征尺寸低于10μm和利率26000平方毫米h-1-many倍多进程等其它方法印刷(h - 11平方毫米),墨水写(h - 113平方毫米)或气溶胶喷射印花(h - 5600平方毫米)”。

郑和他的同事们介绍了一种新的3d打印技术,这种技术可以打印由3d介电/导电阵列和独特的电路图案组成的设备或材料。此外,它可以很容易地适应生产各种拓扑结构和3-D架构,从而可能使大规模制造用于5G通信、假肢和神经元探针的天线阵列成为可能。

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为了证明他们的方法的有效性,研究人员使用它来打印用于触觉感知和形状感知的人造指尖,取得了非常有前景的结果。在未来,他们的方法可以在短时间内促进紧凑、多材料电子设备的自动化生产。

郑说:“我们现在计划在缩小特征尺寸的同时,扩大我们方法的构建体积,并将多种导电、介电和功能材料整合到系统中。”“我们还与工业合作伙伴在智能材料、传感器和一体机设备方面开展合作。我们关注的一个主要领域是射频通信天线阵列的制造。”

?2020 Science X Network

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