拉伸而非擠壓，一種柔性電路的3D打印技術

魔猴君  科技前沿   65天前

中國大連大學的一個研究小組開發了一種3D打印方法，可以改變柔性電路的制造方式。利用一種稱為流體拉伸打印的技術，他們能夠創建高度精確的3D導電結構。通過稍微改變視角，他們設計出了復雜的3D互連，而無需借助昂貴或無法擴展的流程。

對于不熟悉該主題的人來說，導電結構是電流在電路中流動的路徑。目前，這些“路徑”的3D打印是基于通過不同尺寸的針頭直接擠壓。據研究人員介紹，這種方法大大限制了分辨率，因為導電線的粗細通常由針的內徑決定。他們的建議是繪制結構而不是擠壓結構。有什么區別？這項新技術如何發揮作用？

采用流體拉伸打印技術打印的多諧振蕩器電路（照片來源：Li,Y.,Wang,D.,Feng,Y.等）

與直接擠壓導電結構（將導電材料推過針頭并沉積到基板上）不同，中國團隊提出的技術采用了不同的原理。流體拉伸打印技術利用材料中的張力，在抬起針頭的同時，將細絲從基底（支撐物）拉伸出來。這種視角的改變使得能夠創造出比針頭本身直徑更細的線，從而提高分辨率和控制力。雖然擠出受到噴嘴的限制，并且取決于壓力和粘度之間的平衡，但新技術可以通過溫度、速度和壓力更精確地調整厚度，而不會影響結構的穩定性。

該技術已使用銀納米粒子（AgNP）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）進行了測試。為了使該過程順利進行，油墨必須具有特定的粘度。因此，研究人員在25至100°C的溫度下蒸發了復合溶劑。通過以可控的方式增加粘度，墨水成為“繪制”結構的理想材料，而不會在打印過程中坍塌。經過這一過程后，對結構進行熱處理，以提高導電性。

左邊是流體繪畫技法。右圖為使用該技術進行3D打印的步驟（照片來源：Li,Y.、Wang,D.、Feng,Y.等）

這種方法不僅僅是實驗室里的好奇心。該團隊通過制造功能電路（包括發光二極管、熱成像顯示器和多諧振蕩器電路）證明了其實用性。在所有這些情況下，3D打印結構取代或補充了傳統的平面設計，從而實現了更緊湊的設計。該技術與不同的柔性基板兼容，即構建電路或電子結構的物理支撐。這使其成為制造可穿戴設備、生物醫學設備或其他具有復雜幾何形狀的系統的一種選擇。該研究發表在《微系統與納米工程》雜志五月刊上。

編譯整理：3dnatives