近日，德國(guó)漢堡大學(xué)與德國(guó)電子同步加速器研究所(DESY)的合作開(kāi)發(fā)了一項(xiàng)適合3D打印技術(shù)的工藝，它可以用于制造透明并具有機(jī)械柔性的電子電路。這些電子器件由銀納米線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)組成，這些銀納米線(xiàn)可以懸浮地打印，并嵌入到各種柔性和透明塑料(聚合物)中。

根據(jù)漢堡大學(xué)托姆克·格勒(Tomke Glier)以及她的同事們?cè)凇犊茖W(xué)報(bào)告(Scientific Report)》期刊上的報(bào)道，這項(xiàng)技術(shù)可以開(kāi)啟新的應(yīng)用，例如打印發(fā)光二極管、太陽(yáng)能電池或者具有集成電路的工具。目前，研究人員們正在演示他們的工藝在制造柔性電容以及其他產(chǎn)品方面的潛力。

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3D打印柔性電路

來(lái)自DESY、漢堡大學(xué)、馬克斯·普朗克學(xué)會(huì)聯(lián)合打造的自由電子激光科學(xué)中心(CFEL)的米歇爾·呂布豪森(Michael Rübhausen)表示：“這項(xiàng)研究的目標(biāo)在于為不同的應(yīng)用設(shè)計(jì)可3D打印的聚合物。通過(guò)我們的新方案，我們想要將電子器件集成到現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)單元中，并改進(jìn)元器件的體積與重量。”

這位漢堡大學(xué)物理系教授與DESY研究員、位于斯德哥爾摩的瑞典摩皇家理工學(xué)院教授史蒂文·羅斯(Stephan Roth)一起領(lǐng)導(dǎo)了這個(gè)項(xiàng)目。采用來(lái)自DESY研究光源PETRA III的明亮光線(xiàn)以及其他的測(cè)量方法，團(tuán)隊(duì)精準(zhǔn)地分析了聚合物中納米線(xiàn)的特性。

格勒解釋道：“這項(xiàng)技術(shù)的核心就是銀納米線(xiàn)，它形成了導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)�！币话銇�(lái)說(shuō)，銀線(xiàn)的厚度為幾十納米，長(zhǎng)度為10到20微米。詳細(xì)的X光分析表明，聚合物中納米線(xiàn)的結(jié)構(gòu)并沒(méi)有發(fā)生變化，但是網(wǎng)格的導(dǎo)電性由于聚合物的擠壓而得到了提升，因?yàn)榫酆衔镌诠袒�過(guò)程中產(chǎn)生了收縮。

銀納米線(xiàn)懸浮地施加到基底上并且變干。DESY X射線(xiàn)光源PETRA III的P03測(cè)量站(X射線(xiàn)研究發(fā)生的地方)的領(lǐng)頭人羅斯解釋道：“由于成本因素，目標(biāo)就是以盡可能少的納米線(xiàn)實(shí)現(xiàn)最高的導(dǎo)電性。這也將提升材料的透明度。他們通過(guò)這種方式，一層接一層地制造出導(dǎo)電路徑或者表面�！比嵝跃酆衔锉皇┘拥綄�(dǎo)電軌跡上，然后它會(huì)被導(dǎo)電軌跡和接觸覆蓋。根據(jù)幾何形狀和使用的材料，各種導(dǎo)電元件都可以通過(guò)這種方式印刷。

在這篇論文中，研究人員們制造了一個(gè)柔性電容。格勒解釋道：“在實(shí)驗(yàn)室中，我們展開(kāi)了分層工藝中的單獨(dú)工作步驟，但是實(shí)際上他們之后會(huì)被完全轉(zhuǎn)移至3D打印機(jī)。”呂布豪森表示：“然而，傳統(tǒng)的3D打印技術(shù)通常為了單獨(dú)的印刷墨水進(jìn)行優(yōu)化。為此，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)的3D打印技術(shù)也很有必要。在基于噴墨的工藝中，打印噴嘴會(huì)被納米結(jié)構(gòu)阻塞�！�