电路也能3D打印,科技生活不再是梦想


  3D打印经过这么多年的发展也往不同的方向发展,例如建筑、细胞、汽车等;如今3D打印也往更高的方向发展那就是:电路。

  皮肤上首次3D打印出电子芯片:可作为临时传感器

  据物理学家网站(Physorg)的报道,在一项新研究中,美国研究人员使用定制的低成本3D打印机,首次在手上打印出电子产品。借助新技术,战场上的士兵能在身体上打印出临时传感器以检测化学或生物制剂,在用完之后,还可以用镊子将其剥离,或者用水洗掉。

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  专家表示,使用廉价的便携式打印机,士兵就可以将这台打印机从背包拿出来,直接在皮肤上打印出需要的化学传感器或其他电子产品,将会大大增加士兵的作战能力。

  新型3D打印技术的关键创新之一是,打印机可以适应打印过程中身体的微小移动。将临时标记放置在皮肤上并扫描皮肤,打印机可使用计算机视觉来进行实时调整。研究主要作者迈克尔·麦卡尔平解释说:“在皮肤上使用打印机时,人很难保持静止。新打印机可使用标记跟踪手,并实时调整以适应手的运动和轮廓,因而不会改变电路的形状。”

  新3D打印技术的另一个独特之处在于,它使用由银片制成的专用墨水,其不同于需在100摄氏度高温下固化的3D打印油墨,室温下就能固化和导电。

  在一场于美国硅谷举行、由市场研究机构IDTechEx举办的技术研讨会上,有两家公司展示了能“吐”出小型电路板3D打印机,其他业者如高通(Qualcomm)则展示了将电子零件放置在塑料基板上的技术进展。

  惠普(HP)的打印技术专家James Stasiak表示:“我们将3D打印技术视为实现一个包含上兆传感器的世界之推手;”他在一场专题演说中表示,传统电子组件与纳米材料3D打印在新型基板上的结合,将可因应未来物联网对低价传感器的需求,而已经有厂商如美国业者Kateeva可提供适合房间尺寸大小的YieldJet喷墨打印机,能制作出OLED组件并能进行DNA印刷与其他生物性材料的研究。

  在该研讨会现场,来自以色列的新创公司Nano Dimension的DragonFly 2020 3D打印机首度在美国亮相,该设备能制作出20公分(cm)见方、高度约3公厘(mm)、线迹宽度仅80微米(micron)的多层电路板,依层数不同, 所需时间仅3~20小时。

  Nano Dimension锁定的客户是那些不想等待(通常得需要数周制作时间)、而且可接受约5万美元打印机成本的电路板用户;该公司打算在明年的国际消费性电子展(CES)开始预售其3D打印机产品,并自明年底开始出货。

  Nano Dimension的3D打印机可制作出精致的小型电路板《电子工程专辑》

  Nano Dimension的3D打印机可制作出精致的小型电路板

  Nano Dimension的3D打印机关键是银导电油墨以及该公司自家开发的绝缘油墨,采用Minolta制造的500-nozzle喷头;就像是其他许多锁定相同市场的业者,该公司也正在开发更廉价的铜导电油墨,不过如其共同创办人暨首席执行官Amit Dror所言,到目前为止产业界还没有人能克服让铜避免在打印过程中氧化的问题。

  以色列新创公司Nano Dimension共同创办人暨首席执行官Amit Dror与该公司的3D打印机一同亮相《电子工程专辑》

  以色列新创公司Nano Dimension共同创办人暨首席执行官Amit Dror与该公司的3D打印机一同亮相

  HP的Stasiak 表示,像是Nano Dimension 这样的公司最终可提供比传统方法成本更低、弹性更大的印刷电路板制作方法;不过他也指出,采用喷墨方式的挑战之一,是目前技术仅能提供毫微微升(femto-liter)的墨滴,使得制作出的电路板线迹相对较大。

  如果您去过澳大利亚的话,那就肯定会知道一种名为“vegemite”的当地食物。这是一种被我们称之为“澳洲臭豆腐”的食物酱。一听这外号,我想你就会明白这种食物大概是什么样的了吧,可能会让人有点恶心,但是vegemite在澳洲是不少家庭的生活必需品,特别是吃早餐时常常会用到它。

  而最近,这种看似很平常的食物引起了科学家们的注意。有科学家发现,“vegemite”不仅能吃,而且还可以导电,最主要的是它还能用于3D打印!

  在ARC电子材料科学卓越中心(ARC Centre of Excellence for Electromaterials Science,ACES),马克教授在一项很有趣的研究项目中发现了这个令人吃惊结果。而这个有趣的发现是他们在进行一次软机器人技术和生物材料方面的研究中发现的,研究人员四处寻找可食用的软质材料,以用于3D打印,结果一位研究人员在自己的早餐桌上发现了最合适的材料。真是众里寻他千百度,得来全不费功夫啊!

  “这个有趣的发现标志着vegemite非常适合3D打印可食用的电子产品。”马克教授说,“因为它含有水分,所以它并不坚固,很容易就能用3D打印机挤出。最主要的是,它还具有导电性能。”

  其中,最关键的就是在于其具有导电性,研究人员感兴趣的也是如何用它传递电力。其实很简单,您只需把vegemite装到一支注射器中,使其能够呈薄薄的带状挤出,并用它绘制出LED和电池之间的电路即可。马克教授解释说:“vegemite中含有的水份和离子成份,它的导电率足以点亮LED。”

  当然,大家都想知道的是,我们是否可以把它打印在一些面包上,点亮它,然后吃掉它。对于这个很“弱智”的问题,马克教授也很好脾气地进行了现场演示,他将vegemite装到3D打印机上,让它挤出到面包片上并拼出了“WOW”这个单词,然后他在面包片上再一次完成了电路并点亮了LED。

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