北卡羅萊納州立大學(xué)開發(fā)了一種直接印刷柔性電子產(chǎn)品用金屬電路的新方法

研究人員在將柔性技術(shù)帶向消費(fèi)者的技術(shù)方面正在取得進(jìn)展。這個(gè)原型展示了實(shí)現(xiàn)柔性可延展電路打印新技術(shù)的潛力。

美國(guó)北卡羅萊納州立大學(xué)的一個(gè)研究小組宣布，他們開發(fā)了一種直接印刷柔性電子產(chǎn)品用金屬電路的新方法。該校Edward P. Fitts工業(yè)與系統(tǒng)工程系副教授Jingyan Dong是該技術(shù)相關(guān)論文“Electrohydrodynamic (EHD) Printing of Molten Metal Ink for Flexible and Stretchable Conductor with Self-Healing Capability（具有自愈能力的柔性可延展導(dǎo)體的電流體動(dòng)力（EHD）熔融金屬噴墨打?。钡淖髡咧?，他認(rèn)識(shí)到柔性電子產(chǎn)品相關(guān)的高制造成本，承認(rèn)如果要將其運(yùn)用在商業(yè)上，將會(huì)產(chǎn)生巨大阻礙。這項(xiàng)研究是在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的資助下完成的，并在“Advanced Material Technologies（高級(jí)材料技術(shù)）”雜志上進(jìn)行了發(fā)表。

就目前來(lái)看，盡管我們有望用柔性電子技術(shù)創(chuàng)造一些非常有趣并有用的產(chǎn)品，但將其運(yùn)用到消費(fèi)品中價(jià)格還太高。想象一下可折疊手機(jī)或是能夠承受汽車碾壓的智能手表受到大肆宣傳。

該小組寫道：“用電流體動(dòng)力打印微型金屬導(dǎo)體，為制造具有金屬導(dǎo)電性及優(yōu)異柔韌性和可延展性的電路提供了一種有前途的新方法?！?/p>

對(duì)于目前使用直接印刷技術(shù)的現(xiàn)有制造系統(tǒng)，該團(tuán)隊(duì)希望通過(guò)使用與之兼容的各種基板和金屬，提供一種更高效的方法來(lái)生產(chǎn)商業(yè)設(shè)備中使用的高分辨率電路。

這種新方法依賴的是目前的電流體動(dòng)力打印技術(shù)，但使用的是熔融金屬合金而非油墨。為了展示這項(xiàng)技術(shù)，研究人員使用三種合金在玻璃、紙張和兩種可延展聚合物上進(jìn)行了打印。然后將它們結(jié)合制成了一個(gè)在1cm2內(nèi)具有400個(gè)像素點(diǎn)的高密度觸摸傳感器。Dong先生強(qiáng)調(diào)，這個(gè)工藝使用的是直接打印?！斑@個(gè)工藝沒有掩模，沒有蝕刻，也沒有模具，因此簡(jiǎn)單得多?！彼硎?。

研究小組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將電路印刷在聚合物基板上時(shí)，將其彎曲1000次后，電導(dǎo)率保持不變。當(dāng)延展至拉伸應(yīng)變的70%時(shí)，電路也保持穩(wěn)定，而如果彎曲或延展超過(guò)了容許能力，電路甚至可以自愈。

Dong先生解釋說(shuō)，低熔點(diǎn)可以使電路加熱至大約70℃，這樣金屬就可以流到一起并修復(fù)損壞。Dong先生表示：“我們已展示了我們方法的恢復(fù)性和功能性，我們?cè)敢馀c產(chǎn)業(yè)部門合作去實(shí)現(xiàn)制造可穿戴傳感器或其他電子設(shè)備的技術(shù)?！?br />