Исследователи из Университета Великобритании в Ноттингеме разработали инновационный метод 3D-печати полнофункциональных электронных схем с использованием технологии струйной печати и УФ-отверждения. Схемы содержат как электропроводящие металлические чернила, так и изолирующие полимерные чернила.

Новый метод, который учёные с уверенностью назвали «крупнейшим научно-техническим достижением», фактически сочетает в себе электронную 2D-схему с 3D-печатью, и может быть использован для создания таких устройств как 3D-антенны и полностью изготовленные с помощью 3D-печати сенсоры.

Данная технология 3D-печати поможет решить многие проблемы, с которыми сталкиваются производители, стараясь включить как пластиковые, так и металлические компоненты в сложные функциональные устройства.

Одним из наиболее важных аспектов нового метода является ускорение процесса затвердевания проводящих чернил. Использование ультрафиолетового света для затвердевания чернил позволяет печатать слои объекта менее чем за минуту. Более того, новая технология предоставляет возможность одновременно печатать как проводящие, так и изоляционные части детали.

«Создание проводящих и диэлектрических материалов (электрических изоляторов) в одной структуре с высокой точностью, которой позволяет достичь струйная 3D-печать, открывает возможности для изготовления полностью настроенных электронных компонентов», - сказал профессор Крис Так, ведущий специалист исследования. Учёный так же подчеркнул важность 3D-печати для сокращения времени всего процесса проектирования и изготовления.

«Вам не нужно выбирать стандартные значения для конденсаторов при проектировании схемы», - объясняет исследователь - «Вы просто устанавливаете значение, и 3D-принтер создаёт необходимый для вас компонент».

Высокое качество новой технологии 3D-печати обеспечивается серебряными наночастицами в проводящих чернилах, способными эффективно поглощать УФ-излучение.

Исследователи обнаружили, что частицы в диапазоне 50 нм способны поглощать свет при 380-420 нм.

Д-р Эхаб Салех и другие исследователи из Центра Аддитивного Производства в Ноттингеме (CfAM) обнаружили, что поглощенная УФ-энергия превращается в тепло, испаряя растворители проводящих чернил и сплавляя наночастицы серебра.

Через 20 секунд ультрафиолетового облучения может быть достигнуто сопротивление около 0,5 мкОм.

На смежные печатные жидкие мономеры не влияет нагрев наночастиц серебра, но они также отверждаются ультрафиолетовым светом для образования абсолютно твердой части изделия.

Двойная функциональность метода позволяет создавать многофазные элементы, поскольку серебряные чернила и жидкие мономеры можно отверждать в одном процессе.

«Печать полнофункциональных устройств, которые содержат множество материалов в сложных 3D-печатных структурах, теперь реальна», - сказал Ричард Хейг, директор университета CfAM. - «Новый метод имеет прекрасный потенциал для того, чтобы стать технологией производства продуктов и устройств XXI века».

Чтобы продемонстрировать свою технологию 3D-печати, исследователи из Университета Ноттингема создали несколько тестовых предметов, включая крошечный электрический автомобиль.

Источник