Trójwymiarowe (3D) kompozytowe struktury metalowo-plastikowe mają szerokie potencjalne zastosowanie w inteligentnej elektronice, mikro/nanoczujnikach, urządzeniach Internetu rzeczy (IoT), a nawet w obliczeniach kwantowych. Urządzenia zbudowane przy użyciu tych struktur mają wyższy stopień swobody projektowania i mogą mieć bardziej złożone funkcje, złożoną geometrię i coraz mniejsze rozmiary. Jednak obecne metody wytwarzania takich części są drogie i skomplikowane.
Niedawno grupa naukowców z Japonii i Singapuru opracowała nowy wielomateriałowy cyfrowy proces drukowania 3D z przetwarzaniem światła (MM-DLP3DP) w celu wytwarzania struktur kompozytowych metal-plastik o dowolnie złożonych kształtach. Wyjaśniając motywację badania, główni autorzy, profesor Shinjiro Umezu, pan Kewei Song z Uniwersytetu Waseda i profesor Hirotaka Sato z Uniwersytetu Technologicznego Nanyang w Singapurze, stwierdzają: „Roboty i urządzenia IoT ewoluują w błyskawicznym tempie. one również muszą ewoluować. Chociaż istniejąca technologia może wytwarzać obwody 3D, układanie płaskich obwodów jest nadal aktywnym obszarem badań. Chcieliśmy zająć się tym problemem, aby stworzyć wysoce funkcjonalne urządzenia promujące postęp i rozwój ludzkiego społeczeństwa. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie ACS Applied Materials & Interfaces.
Proces MM-DLP3DP to proces wieloetapowy, który rozpoczyna się od przygotowania aktywnych prekursorów – substancji chemicznych, które można przekształcić w pożądaną substancję chemiczną po wydrukowaniu 3D, ponieważ pożądanej substancji chemicznej nie można wydrukować w 3D. Tutaj jony palladu są dodawane do światłoutwardzalnych żywic w celu przygotowania aktywnych prekursorów. Ma to na celu promowanie powlekania bezprądowego (ELP), procesu opisującego autokatalityczną redukcję jonów metali w roztworze wodnym w celu utworzenia powłoki metalicznej. Następnie za pomocą aparatu MM-DL3DP wytwarzane są mikrostruktury zawierające zagnieżdżone obszary żywicy lub aktywnego prekursora. Na koniec materiały te są bezpośrednio powlekane i dodawane są do nich metalowe wzory 3D za pomocą ELP.
Zespół badawczy wyprodukował różnorodne części o złożonych topologiach, aby zademonstrować możliwości produkcyjne proponowanej techniki. Części te miały złożone struktury z wielomateriałowymi warstwami zagnieżdżonymi, w tym mikroporowatymi i drobnymi pustymi strukturami, z których najmniejsza miała rozmiar 40 μm. Co więcej, metalowe wzory na tych częściach były bardzo specyficzne i można je było precyzyjnie kontrolować. Zespół wyprodukował również płytki drukowane 3D o złożonych topologiach metalowych, takie jak stereofoniczny obwód LED z niklem i dwustronny obwód 3D z miedzią.
„Za pomocą procesu MM-DLP3DP można wytwarzać dowolnie złożone metalowo-plastikowe części 3D o określonych wzorach metalowych. Ponadto selektywne indukowanie osadzania metalu za pomocą aktywnych prekursorów może zapewnić wyższą jakość powłok metalowych. Razem te czynniki mogą przyczynić się do rozwoju wysoce zintegrowaną i konfigurowalną mikroelektronikę 3D”, stwierdzają Umezu, Song i Sato.
Nowy proces produkcyjny zapowiada się na przełomową technologię wytwarzania obwodów, z zastosowaniami w różnorodnych technologiach, w tym w elektronice 3D, metamateriałach, elastycznych urządzeniach do noszenia i metalowych elektrodach wydrążonych.
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez Uniwersytet Waseda. Uwaga: treść może być edytowana pod kątem stylu i długości.