为3D打印全功能电子电路开发的新方法

诺丁汉大学的研究人员开创了一种快速3D打印全功能电子电路的突破性方法。

包含导电金属油墨和绝缘聚合物油墨的电路现在可以在单个喷墨印刷工艺中生产，其中UV光快速固化油墨。

这项突破性技术为电子制造业生产全功能组件铺平了道路，如三维天线和多种材料(包括金属和塑料)的全印刷传感器。

这种新方法将二维印刷电子产品与增材制造(AM)或三维印刷相结合 - 这是基于材料的逐层沉积，以创建三维产品。这扩大了多功能增材制造(MFAM)的影响，其涉及在单个增材制造系统中印刷多种材料以创建具有更广泛功能的组件。

该新方法克服了制造复杂结构中包含塑料和金属部件的全功能装置的一些挑战，其中需要不同的方法来固化每种材料。

现有系统通常仅使用一种限制印刷结构功能的材料。具有导体和绝缘体两种材料，扩展了电子设备的功能范围。例如，包括压力传感器和无线通信电路的腕带可以是3D打印的并且在单个过程中为佩戴者定制。

该突破加速了导电油墨的凝固过程，每层不到一分钟。以前，使用传统的热源(如烤箱和热板)完成此过程需要更长的时间，因此当需要数百层来形成物体时，这是不切实际的。此外，电子电路和器件的生产受到限制这些系统的形式和潜在性能的当前制造方法的限制。

材料工程教授，该研究的首席研究员Chris Tuck教授强调了突破的潜力，“能够在单一结构中使用3D打印导电和介电材料(电绝缘体)，喷墨打印提供高精度，将能够制造完全定制的电子元件。在设计电路时，您不必为电容选择标准值，只需设置值，打印机就会为您生成组件。

增材制造中心(CfAM)主任Richard Hague教授补充说，“ 在复杂的三维结构中印刷包含多种材料的全功能设备现已成为现实。这一突破具有巨大潜力，成为21世纪产品和设备的有利制造技术，有可能对行业和公众产生重大影响。

这个怎么运作

Ehab Saleh博士和CfAM团队的成员发现，导电油墨中的银纳米粒子能够有效地吸收紫外线。吸收的UV能量转换成热量，蒸发导电油墨的溶剂并熔化银纳米颗粒。该过程仅影响导电油墨，因此不会损坏任何相邻的印刷聚合物。研究人员使用相同的紧凑，低成本的基于LED的UV光在相同的印刷过程中将聚合物油墨转化为固体，以形成多材料3-D结构。此处提供了一个视频，展示了该概念的工作原理

随着技术的进步，喷墨印刷可以沉积各种具有各种性能的功能性墨水。它用于生物学，组织生物打印，多酶喷墨打印和各种类型的细胞打印，其中“墨水”可以包括活细胞。

这一突破已经建立了一种基础技术，具有学术界和工业界的增长潜力。该项目已经开展了多项合作，以开发医疗设备，射频屏蔽表面和用于收集太阳能的新型结构。