用于3D打印的柔性电路

用于3D打印的柔性电路

汉堡大学和德西大学的一项研究合作开发了一种适用于3D打印的工艺,该工艺可用于生产透明和机械柔性的电子电路。电子设备由一个银纳米线网组成,可以悬浮打印,并嵌入各种柔性和透明塑料(聚合物)中。正如汉堡大学的Tomke Glier和她的同事在《科学报告》杂志上报道的那样,这项技术可以应用于诸如可打印发光二极管、太阳能电池或集成电路工具等新领域。研究人员正在用一个灵活的电容器来演示他们的过程的潜力。

自由电子激光科学中心(CFEL)的Michael R_bhausen报告说:“这项研究的目的是使3D可打印聚合物功能化,用于不同的应用领域,这是Desy、汉堡大学和马克斯普朗克学会的合作。“通过我们的新方法,我们希望将电子设备集成到现有的结构单元中,并在空间和重量方面改进组件。”汉堡大学的物理学教授与斯德哥尔摩皇家理工学院教授、Desy研究员Stephan Roth共同领导了该项目。利用来自Desy研究光源Petra III的明亮X射线和其他测量方法,研究小组精确分析了聚合物中纳米线的性质。

“这项技术的核心是银纳米线,它形成了一个导电网,”Glier解释说。银线通常有几十纳米(百万分之一毫米)厚和10到20微米(千分之一毫米)长。详细的X射线分析表明,聚合物中纳米线的结构没有改变,但是由于聚合物在固化过程中收缩,由于聚合物的压缩,网格的导电性甚至提高了。

将银纳米线以悬浮方式施于基板上并干燥。“出于成本原因,目的是尽可能少地使用纳米线,以获得尽可能高的导电性。这也增加了材料的透明度,”罗斯解释说,在德西的X射线光源佩特拉三世,在那里进行了X射线调查的p03测量站的负责人。“这样,就可以形成一层一层的导电路径或表面。”在导电轨道上涂上柔性聚合物,导电轨道上依次覆盖导电轨道和导电触点。根据所用的几何图形和材料,可以用这种方式打印各种电子部件。

在本文中,研究人员制造了一种柔性电容器。Glier解释说:“在实验室里,我们在一个分层的过程中完成了各个工作步骤,但在实践中,这些步骤可以完全转移到3D打印机上。”然而,传统的3D打印技术的进一步发展,通常是针对个别印刷油墨而优化的,也对这一点至关重要。R_bhausen指出,在基于喷墨的工艺中,打印喷嘴可能会被纳米结构堵塞。

在下一步中,研究人员现在要测试由纳米线制成的导电路径的结构在机械应力下是如何变化的。“钢丝网在弯曲过程中有多牢固?聚合物的稳定性如何,”罗斯提到典型问题时说。“X射线研究非常适合这一点,因为这是我们研究材料和分析纳米线导电路径和表面的唯一方法。”

来自汉堡大学、斯德哥尔摩皇家理工学院、斯德哥尔摩沃伦堡木材科学中心、汉堡马克斯普朗克物质结构与动力学研究所和德西的研究人员参与了这项工作。

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