麻省理工发明内置3D打印电子元件的新方法

9月20日讯，打印电子设备的创新促成了3D打印的替代方法和令人兴奋的应用的开发，重点是印刷方法和油墨材料。这是一个不断发展和不断发展的领域，它承诺降低成本以及创新功能的机会，而传统电子产品的成本往往更高。想象一下，能够使用包含探测器的灯丝3D打印整个模型飞机机翼，同进还可以检测任何微观裂缝是多少有意义的事。

这就是麻省理工学院研究人员一直致力于开发的一种新方法，该方法使用标准3D打印机生成功能设备，其中嵌入了电子设备。这些设备由含有多种互连材料的纤维制成，可以照亮，感知周围环境，储存能量等。

根据麻省理工学院研究人员描述的新3D打印方法，3D形状因子形状的功能系统的设计和制造可以实现光子学，传感，储能和电子等多个领域的应用。然而，到目前为止，印刷不同材料类别来制造电子器件本身就是一项复杂的制造挑战，因为不同的印刷方法是专门为各种材料类别开发的。研究人员的替代方法声称超越了其中一些传统障碍。

虽然模型（飞机）机翼中使用的细丝包含八种不同的材料，但原则上它们可能含有更多。在这项工作之前，一台能够在单一平台上沉积金属，半导体和聚合物的打印机仍然不存在，因为打印这些材料需要不同的硬件和技术。该系统使用传统的3D打印机，配备一个特殊的喷嘴和一种新的长丝，以取代通常的单材料聚合物长丝，通常在从打印机的喷嘴挤出之前完全融化。研究人员的新灯丝具有复杂的内部结构，由不同的材料组成，排列精确，外面是聚合物包层。

根据麻省理工学院的说法，在新改造的打印机中，喷嘴在较低温度下工作，并且比传统打印机更快地拉动灯丝，使得只有其外层部分熔化。内部保持凉爽和坚固，其嵌入式电子功能不受影响。以这种方式，表面熔化刚好足以使其在印刷过程中牢固地粘附到相邻的长丝上，以产生坚固的3D结构。

该团队使用的打印机是RoVa3D多喷嘴打印机，这是一种标准类型的3D打印机，称为熔融沉积建模（FDM，材料挤出）打印机，已经可以在许多实验室，办公室甚至家庭中找到。虽然用于生成和读取用于打印的g代码的软件是Slic3r和Prometheus。热端由不锈钢管组成，长度可达2毫米，并由镍铬合金线加热。然后在热端和热端上方的区域之间插入高温绝缘带。

这种方法比目前制造3D设备的任何其他方法快三倍，并且与所有3D打印机一样，它提供了比典型制造方法更多的可生产形式的灵活性。这种方法独特于3D打印，能够构建任何自由形状的设备，这是目前为止无法通过任何其他方法实现的。

就在几天前，麻省理工学院的计算机科学和人工智能实验室团队发布了另一种用于3D打印工作的墨水，这是一种可重新编程的墨水，在暴露于紫外线和其他光源时会改变颜色。它被称为PhotoChromeleon系统，由喷涂在物体表面的众多染料组成，可根据需要改变颜色。随着功能设计的创作，麻省理工学院肯定会迅速发展，从而进一步推动3D打印技术的发展。 具有嵌入式电路的灯丝显示出许多前景，它们可用于印刷生物医学和机器人设备的复杂形状。