Американские ученые создали аппарат для 3D-печати изделий с интегрированной электроникой

Исследователи из Миссурийского университета сконструировали гибридную аддитивную систему, способную работать с разными материалами одновременно, включая полимеры, металлы и полупроводники. Технология позволяет создавать различные предметы со встроенными схемами и датчиками, например гибкую носимую электронику, лабораторное оборудование или кастомизированную робототехнику.

«Все в природе состоит из конструкционных и функциональных материалов. Например, у электрических угрей есть кости и мышцы, позволяющие двигаться, и в то же время есть специальные клетки, способные генерировать электрические разряды напряжением до пятисот вольт для отпугивания хищников. Эти биологические наблюдения вдохновляют исследователей на разработку новых методов изготовления 3D-структур с многофункциональными приложениями, но другие разрабатываемые методы имеют ограничения», — рассказал один из авторов проекта, докторант Буцзинда Чжэн.

Под ограничениями имеется в виду гибкость в плане используемых материалов и точность позиционирования небольших компонентов внутри 3D-печатных структур. Команда решила обойти подобные ограничения за счет комбинирования разных производственных методов — экструзионной 3D-печати подходящими термопластами, например поликарбонатом (PC), полиэтилентерефталатгликолем (PETG) или термопластичным полиуретаном (TPU), струйной печати и лазерно-индуцированного графенового синтеза.

3D-печатная светодиодная схема на подложке из PETG с дорожками из серебра и графена (слева), носимый вариант схемы на полиуретановой основе поверх текстиля (справа)

Экструзионная головка выстраивает несущие структуры, а лазерная выборочно конвертирует полимеры в графен. Струйная головка наносит чернила-прекурсоры для дальнейшей лазерной обработки и получения других материалов — серебра, железа, кобальта, никеля, меди, различных оксидов и полупроводников.

Лабораторная микрожидкостная система со встроенным графеновым нагревателем

Позиционирование осуществляется пятикоординатной системой, что обеспечивает высокую свободу дизайна за счет возможности построения под разными углами и добавления функциональных материалов как внутри структур, так и на поверхностях.

Доклад научной команды опубликован в журнале Nature Communications.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.