麻省理工学院向3D打印有源电子技术迈出重要一步

麻省理工学院和代尔夫特大学的研究人员在 3D 打印电子领域取得了重大进展，揭示了一种无需使用半导体即可制造可复位保险丝的方法。这种创新方法利用标准 3D 打印机和可生物降解的铜掺杂聚合物材料，能够制造出模仿传统半导体晶体管开关功能的设备。

这些设备采用 3D 打印的薄铜掺杂聚合物线制成。其中包括相交的导电区域，使研究人员能够通过调节施加到开关上的电压来控制电阻。（图片来源：麻省理工学院和代尔夫特大学的研究团队）

摆脱半导体
在新冠疫情期间，半导体制造设施的缺乏导致全球电子产品短缺。麻省理工学院的新方法虽然还远不能取代硅基半导体，但可以为分散式电子产品制造铺平道路。首席研究员 Luis Fernando Velásquez-García 表示，这项技术最终可以实现电子制造的民主化，使实验室、企业和家庭无需先进的制造中心即可制造出功能齐全的电子产品。

该项目源于之前对磁线圈的研究，揭示了铜掺杂聚合物细丝的独特行为。当受到大电流时，该材料的电阻会急剧增加，然后恢复正常，这是控制电信号所必需的特性。这一发现促使该团队探索可以实现基本控制功能（例如调节电动机速度）的 3D 打印晶体管。

3D 打印电子产品的新途径
虽然这些设备的性能还无法与硅基元件相媲美，但它们为更简单的应用提供了令人兴奋的潜力。该工艺还带来了环境效益：与传统的半导体制造相比，可生物降解材料消耗更少的能源，而且该制造方法产生的废物更少。

Velásquez-García 和他的团队设想使用这种技术打印功能齐全的电子产品，未来目标包括开发完全通过挤压 3D 打印制造的磁力马达。随着技术的进步，它可能为太空探索等领域的按需制造开辟新的可能性，在这些领域，电子产品可以直接在航天器上制造。

推动电子创新
这项突破表明，可以使用导电聚合物材料 3D 打印有源电子设备。虽然该技术在性能方面还有提升空间，但这项研究标志着朝着使 3D 打印电子产品更简单、更可持续、更广泛受众可及的方向迈出了关键一步。

这项研究由 Empiriko Corporation 部分资助，展示了将电子产品集成到 3D 打印结构中的潜力，应用范围从基本控制到复杂的机电一体化，进一步推进了 3D 打印创新的前沿。

来源：news.mit.edu