為3D打印全功能電子電路開發(fā)的新方法

諾丁漢大學的研究人員開創(chuàng)了一種快速3D打印全功能電子電路的突破性方法。

包含導電金屬油墨和絕緣聚合物油墨的電路現(xiàn)在可以在單個噴墨印刷工藝中生產，其中UV光快速固化油墨。

這項突破性技術為電子制造業(yè)生產全功能組件鋪平了道路，如三維天線和多種材料(包括金屬和塑料)的全印刷傳感器。

這種新方法將二維印刷電子產品與增材制造(AM)或三維印刷相結合 - 這是基于材料的逐層沉積，以創(chuàng)建三維產品。這擴大了多功能增材制造(MFAM)的影響，其涉及在單個增材制造系統(tǒng)中印刷多種材料以創(chuàng)建具有更廣泛功能的組件。

該新方法克服了制造復雜結構中包含塑料和金屬部件的全功能裝置的一些挑戰(zhàn)，其中需要不同的方法來固化每種材料。

現(xiàn)有系統(tǒng)通常僅使用一種限制印刷結構功能的材料。具有導體和絕緣體兩種材料，擴展了電子設備的功能范圍。例如，包括壓力傳感器和無線通信電路的腕帶可以是3D打印的并且在單個過程中為佩戴者定制。

該突破加速了導電油墨的凝固過程，每層不到一分鐘。以前，使用傳統(tǒng)的熱源(如烤箱和熱板)完成此過程需要更長的時間，因此當需要數(shù)百層來形成物體時，這是不切實際的。此外，電子電路和器件的生產受到限制這些系統(tǒng)的形式和潛在性能的當前制造方法的限制。

材料工程教授，該研究的首席研究員Chris Tuck教授強調了突破的潛力，“能夠在單一結構中使用3D打印導電和介電材料(電絕緣體)，噴墨打印提供高精度，將能夠制造完全定制的電子元件。在設計電路時，您不必為電容選擇標準值，只需設置值，打印機就會為您生成組件。

增材制造中心(CfAM)主任Richard Hague教授補充說，“ 在復雜的三維結構中印刷包含多種材料的全功能設備現(xiàn)已成為現(xiàn)實。這一突破具有巨大潛力，成為21世紀產品和設備的有利制造技術，有可能對行業(yè)和公眾產生重大影響。

這個怎么運作

Ehab Saleh博士和CfAM團隊的成員發(fā)現(xiàn)，導電油墨中的銀納米粒子能夠有效地吸收紫外線。吸收的UV能量轉換成熱量，蒸發(fā)導電油墨的溶劑并熔化銀納米顆粒。該過程僅影響導電油墨，因此不會損壞任何相鄰的印刷聚合物。研究人員使用相同的緊湊，低成本的基于LED的UV光在相同的印刷過程中將聚合物油墨轉化為固體，以形成多材料3-D結構。此處提供了一個視頻，展示了該概念的工作原理

隨著技術的進步，噴墨印刷可以沉積各種具有各種性能的功能性墨水。它用于生物學，組織生物打印，多酶噴墨打印和各種類型的細胞打印，其中“墨水”可以包括活細胞。

這一突破已經建立了一種基礎技術，具有學術界和工業(yè)界的增長潛力。該項目已經開展了多項合作，以開發(fā)醫(yī)療設備，射頻屏蔽表面和用于收集太陽能的新型結構。