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生产电路的新时代:工程师把电路打印到纸上

发布时间:2019-06-10 20:37 来源:未知 编辑:admin

  网易科技讯11月27日消息,人类历史上最伟大的技术进步之一就是把文字打印到纸上的能力。而现在,归功于田纳西大学工程学院的助理教授AnmingHu,正是技术本身被打印到了纸上。

  机械、航空与生物医学工程学院的Hu教授已经找到了一种方法,可以把电路打印到纸张上。这一技术的主要冲击力体现在:在不久的将来,任何电子设备的制造成本将大大节省,而便携程度也会显著增加。

  “能够设计你需要的电路,然后将其打印出来,有了这样的能力,就可以实现更迅速及时的电路设计、更简单的控制以及更低廉的成本,”Hu教授说。“在你需要的时间打印你需要的电路的能力可以彻底变革很多事物。”

  这一技术所能带来的最大进步之一可能发生在医学领域。当前,不计其数的人遭受疾病或者苦痛之折磨,使得他们经常需要看医生或者进行医学检测。拿糖尿病患者来说,他们依赖于日常的手指扎针抽血来检测血糖含量。有了一个封入不透液体的护套的纸质电路,将来有一天就可以把带有这样的纸质电路的传感器植入这些病人体内,然后就不仅可以检测出血糖含量什么时候偏离正常值,也可以在需要往体内注射胰岛素的时候发出信号。

  “能够研发一个不透液体的封闭系统,而且有内置电源,这样的能力将会为很多医学领域之进步铺平道路。”Hu教授表示。“目前,研究的焦点是如何设计线路以使电路更小。”

  想要搞明白Hu教授研发的电路打印系统如何运作,最简单的方式就是拿喷墨式打印机来类比,但是从油墨盒喷出来的却是液体金属。Hu教授和他的团队在测试了三十多种不同材质的纸张后,才明白到标准的喷墨打印纸和其他任何纸张同样有效,而且相对来说也最便宜。另一方面,他们所使用的金属也最普通不过了。“我们利用银块来制作纳米线,”Hu教授说。“相比制作电子线路的‘常态’方式,银依然非常便宜,而且远比铜耐用,因为铜很容易氧化。”Hu教授和他的团队有能力把纸一样薄的电路折叠5,000次,而丝毫不损坏其很高程度的功能性,也不用担心制成品的耐用性。

  虽然这样的电路的最常态的影响力可能体现在医学使用上,但是其灵活性和易于使用性则意味着,凡是电子产品,都可能从中受益。“从长远来看,这一技术的全球推广使用将推动发展进程,”Hu教授说。“但就目前而言,我们将专注于提高改进这一新类型的打印技术的运作机制,研发多重喷最打印。”

  而在另一篇文章《纸质电子技术可能让医学治疗更廉价》中,也提到了这一技术,全文如下:

  将来,纸面上的电子传感器大有可能大幅削减很多医疗器械的价格,从机器人帮手到诊断检验工具。通过直接把导电墨水打印到纸上,科学家如今已经发展出了一种更快、成本更低的方式来制造传感器。他们的研究成果发表在美国化学学会(AmericanChemicalSociety)的杂志AppliedMaterials&Interfaces上面。

  AnmingHu教授及其同事指出,因为纸张在世界范围内易于获取,价格低廉,使其成为轻微的、可折叠的电子元件的极佳载体,而且几乎可以在任何地方制造,在任何地方使用。其实之前,科学家就已经制造出了基于纸张的即时诊断工具和便携的DNA检测器。但是,这些仪器需要既复杂又昂贵的制造技术。银质的纳米线墨水高度导电而且稳定,提供了一个更实际的解决方案。Hu教授和他们团队希望研发出一种技术,直接把金属墨水打印到纸面来制作传感器,而这样的传感器又可以对碰触或者诸如葡萄糖等特定分子作出回应。

  研究人员开发了一个打印系统,能到在短短几分钟内把一个银质墨水图案打印到纸上,然后用照相机闪光灯照射使其变硬。即使被弯曲,被反复折叠展开15次,被反复卷曲铺开5,000次,打印出来的传感器还是可以对碰触作出回应。该团队最后得出结论,他们打印的既耐用又轻微的传感器可以应用于很多应用软件上。

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