 Волны перемен в высоких технологиях начинаются у берегов мира изготовителей. Достижения в программном обеспечении, материалах, и оборудовании позволили дешево «печатать» нестандартные конструкции - в том числе такие продукты, как двигатели самолетов и пластиковые фигурки.
Исследователи из Научно-исследовательской военно-морской лаборатории в Вашингтоне, округ Колумбия, делают свой вклад в повышение растущей области, известной как 3D печать, или аддитивное производство. Группа продемонстрировала, что комбинация двух технологий - одной, чтобы создать тонкую пленку, и второй, чтобы «вырезать» конструкций из пленки - может быть потенциально мощным инструментом для создания пользовательских электронных компонентов.
Некоторые рассматривают аддитивное производство как демократизацию производства. Нижние затраты на оборудование, связанные с аддитивным производством, делают технологию отлично подходящей для быстрого прототипирования, и могут быть использованы небольшими лабораториями и начинающими компаниями с ограниченными средствами.
Одно методика добавочного изготовления, которая набирает обороты называется лазерной индуцированной прямой передачей или LIFT. В ней лазерный луч проходит через тонкую пленку краски или пасты. Чернила поглощает энергию лазера, которую испаряет тонкий слой растворителя. Испаренный растворитель газа быстро расширяется, и чернила или паста выбрасываются из пленки с очень высокой скоростью. Одним из преимуществ является то, что LIFT может передавать чернила и пасты высокой вязкости.
Технология LIFT была впервые разработана в 1980-х годах как способ извлечения тонких медных пленок из расплавленных капель. Ученые Военно-морской исследовательской лаборатории позже разработали методика для печати жидкостей и нано-порошковых суспензий. Команда продолжает расширять технику новых материалов, обращаясь в последнее время к краскам, содержащим переходной металл диоксида ванадия. Диоксида ванадия подвергается резкому фазовому переходу полупроводник-металл вблизи комнатной температуры, что делает его привлекательным материалом для широкого спектра приложений, в том числе химических датчиков, ультрабыстрых электрических и оптических переключателей и покрытий, которые меняют цвет при изменении температуры.
Чтобы включить диоксид ванадия в виде тонкой пленки, совместимой с LIFT, исследователи обратились к другой недавно разработанной технологии, называется осаждением с применением полимеров. Методика работает путем растворения солей металлов в растворе, содержащем полимеры. Ионы металлов связываются с полимером, образуя стабильную структуру. Раствор помещают на вращающийся диск, который распространяется в виде тонкой пленки. Пленку позже отверждают в печи для разложения полимера.
Ученые исследовали различные растворители и стадии нагревания для оптимизации роста пленок двуокиси ванадия на стеклянных и кристаллических подложках. Затем они экспериментировали с использованием LIFT для печати шаблонов с полимерным осаждением. Этот шаг передачи оказался самым сложным. Для того, чтобы технология LIFT могла работать, тонкопленочные материалы должны поглощать волны света из лазера. Исследователям пришлось модифицировать диоксид ванадия, чтобы поймать энергию лазерного излучения.
Пока команда успешно напечатала простые узоры. Результаты показывают, что обе технологии в сочетании могут непосредственно печатать широкий спектр коммерчески привлекательных электронных материалов. Исследователи планируют расширить свои собственные эксперименты с новыми материалами в ближайшее время.
|
