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研究与创新

金属印刷提供低成本的方式来制造灵活,可伸展的电子产品

该原型展示了印刷柔性伸展电路的新技术的潜力。

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来自北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了一种直接印刷金属电路的新技术,营造灵活,可伸缩的电子产品。该技术可以使用多种金属和基材,并与采用直接印刷技术的现有制造系统兼容。

“灵活的电子产品在许多领域中使用承诺,但是有显着的制造成本 - 这在使他们对商业用途的实用性造成了挑战,”一份关于工作论文的纸张和核武器副教授的副教授State’s Edward P. Fitts Department of Industrial & Systems Engineering.

“我们的方法应降低成本,并提供高分辨率生产电路的有效手段,使其可行的集成到商业设备中,”Dong说。

该技术采用现有的电流动力学印刷技术,其已经在许多使用功能墨水的制造过程中使用。但代替墨水,董的团队使用熔融金属合金,熔点低至60摄氏度。研究人员用三种不同的合金证明了它们的技术,在四种不同的基材上印刷:一块玻璃,一张纸和两个可拉伸的聚合物。

“这是直接印刷,”董说没有掩模,没有蚀刻,也没有模具,这使得制作过程更加简单。”

研究人员在聚合物基材上测试了电路的弹性,发现甚至在弯曲1000次之后,电路的电导率也不受影响。即使拉伸到拉伸菌株的70%,电路也仍然电稳定。

研究人员还发现,如果通过弯曲或伸展太远,电路将能够“愈合”自己。

“由于熔点低,您可以简单地将受影响的区域加热到大约70摄氏度,金属流回一起,修复相关损坏,”Dong说。

研究人员通过创建高密度触摸传感器来展示打印技术的功能,将400像素阵列装配到一个平方厘米。

“我们已经证明了我们方法的恢复力和功能,我们开放与行业部门合作,在制造可穿戴传感器或其他电子设备中实施技术,”Dong说。

本文,“熔融金属油墨的电流动力学(EHD)印刷,用于柔性且可伸缩的导体,具有自愈合能力,发表在期刊上先进的材料技术。本文的铅作者是益薇汉,博士。在NC状态的学生。该工作是以国家科学基金会的支持,授予编号CMMI-1333775和CBET-1344618。

- 船员 -

编辑注:研究摘要跟随。

“熔融金属油墨的”电流动力学(EHD)印刷具有自愈能力的柔性和可伸缩导体“

作者:伊维汉和景岩洞,北卡罗来纳州立大学

发表:12月20日,先进的材料技术

迪伊:10.1002 / admt.201700268

抽象的:柔性和可拉伸导体的直接印刷为下一代电子器件的制造提供了一种低成本的无掩模方法。在这项工作中,研究了一种电流体动力(EHD)印刷技术,以实现低熔点金属合金的高分辨率印刷,从而能够以低成本直接制造分辨率低于50µm的金属导体。EHD印刷微尺度金属导体是一种很有前途的方法来创造具有金属导电性和良好的灵活性和可拉伸性的导电路径。对于具有适当设计的二维图案的印刷导体,在经过数百次弯曲循环后以及在大范围拉伸应变(0–70%)的拉伸/释放循环期间,可实现稳定的电气响应。由于金属合金油墨的熔点较低,印刷导体表现出自愈能力,只需将器件加热到金属油墨的共晶温度以上并施加轻微压力,即可从故障中恢复。制作了一个高密度的触摸传感器阵列,展示了EHD打印在柔性和可拉伸器件定向制造中的高分辨率能力。

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