Трехмерные (3D) металлопластиковые композитные структуры имеют широкое потенциальное применение в интеллектуальной электронике, микро- и нанодатчиках, устройствах Интернета вещей (IoT) и даже в квантовых вычислениях. Устройства, построенные с использованием этих структур, имеют более высокую степень свободы проектирования и могут иметь более сложные функции, сложную геометрию и все более меньшие размеры. Но современные методы изготовления таких деталей дороги и сложны.
Недавно группа исследователей из Японии и Сингапура разработала новый процесс 3D-печати с цифровой обработкой света (MM-DLP3DP) для изготовления металлопластиковых композитных конструкций произвольно сложной формы.
Объясняя мотивы исследования, ведущие авторы, профессор Синдзиро Умедзу, г-н Кевей Сонг из Университета Васэда и профессор Хиротака Сато из Наньянского технологического университета, Сингапур, заявляют: «Роботы и устройства IoT развиваются молниеносными темпами. Таким образом, технологии производства также должны развиваться. Хотя существующие технологии позволяют производить трехмерные схемы, объединение плоских схем по-прежнему является активной областью исследований. Мы хотели решить эту проблему, чтобы создать высокофункциональные устройства, способствующие прогрессу и развитию человеческого общества».
Исследование опубликовано в журнале ACS Applied Materials & Interfaces .
Процесс MM-DLP3DP представляет собой многоэтапный процесс, который начинается с подготовки активных прекурсоров — химических веществ, которые могут быть преобразованы в желаемое химическое вещество после 3D-печати, поскольку желаемое химическое вещество не может быть напечатано само по себе в 3D. Здесь ионы палладия добавляют к светоотверждаемым смолам для приготовления активных предшественников.
Это делается для продвижения химического покрытия (ELP), процесса, который описывает автокаталитическое восстановление ионов металлов в водном растворе с образованием металлического покрытия. Затем аппарат MM-DL3DP используется для изготовления микроструктур, содержащих вложенные области смолы или активного предшественника. Наконец, на эти материалы наносится непосредственное покрытие, и к ним добавляются трехмерные металлические узоры с помощью ELP.
Исследовательская группа изготовила множество деталей сложной топологии, чтобы продемонстрировать производственные возможности предложенной технологии. Эти детали имели сложную структуру с многослойными вложенными слоями, включая микропористые и крошечные полые структуры, размер наименьшего из которых составлял 40 мкм. Более того, металлические узоры на этих деталях были очень специфичны и поддавались точному контролю.
Команда также изготовила 3D- печатные платы со сложной металлической топологией, такие как светодиодная стереосхема с никелем и двусторонняя 3D-схема с медью.
«С помощью процесса MM-DLP3DP можно изготавливать 3D-детали произвольной сложности из металла и пластика, имеющие определенные металлические узоры. Кроме того, селективное осаждение металла с использованием активных прекурсоров может обеспечить получение металлических покрытий более высокого качества. интегрированная и настраиваемая 3D-микроэлектроника»
Новый производственный процесс обещает стать прорывной технологией для производства схем с применением в самых разных технологиях, включая 3D-электронику, метаматериалы, гибкие носимые устройства и металлические полые электроды.
Дополнительная информация: Kewei Song et al, Новое гибридное аддитивное производство металла и пластика для точного изготовления произвольных металлических рисунков на внешних и даже внутренних поверхностях трехмерных пластиковых конструкций, ACS Applied Materials & Interfaces (2022). DOI: 10.1021/acsami.2c10617
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК
Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов
hello@technovery.com