Учёные из Массачусетского технологического института (MIT) сделали прорыв в технологии 3D-печати активных электронных компонентов, которые способны управлять электрическими сигналами. Впервые они создали компоненты, такие как предохранители, с помощью 3D-принтера, без использования полупроводников, которые обычно применяются для создания таких устройств.
Что такое активные электронные компоненты?
Активные компоненты — это части электронных устройств, которые могут управлять электрическими сигналами. Обычно такие компоненты содержат полупроводники (например, на основе кремния) и способны хранить и обрабатывать информацию. Однако для их изготовления требуются чистые помещения и сложные технологии, доступные лишь на специализированных предприятиях.
Недостаток таких фабрик стал особенно заметен во время пандемии Covid-19, когда дефицит полупроводников привёл к нехватке электроники по всему миру. Возможность создавать активные электронные устройства без полупроводников, используя 3D-печать, открыла бы новые возможности для бизнеса, лабораторий и даже домашних пользователей.
Как учёные создали переключатели без полупроводников?
Учёные MIT использовали 3D-печать с экструзией, при которой принтер нагревает и выдавливает материал, слой за слоем создавая объект. Исследователи применили специальную полимерную нить, содержащую медные наночастицы, что позволило добиться нужных свойств. Они заметили, что при прохождении большого тока через материал его сопротивление резко возрастало, но после прекращения тока оно возвращалось к норме. Это свойство позволяет использовать материал в качестве переключателя или предохранителя, выполняя функции, обычно присущие полупроводникам.
Исследователи также протестировали различные материалы, такие как полимеры с добавками углерода и графена, но не смогли найти другую комбинацию, работающую аналогично.
Потенциал технологии 3D-печати в электронике
Полученные 3D-печатные переключатели не могут конкурировать по производительности с кремниевыми транзисторами, которые являются основой современной электроники. Однако такие устройства можно применять в простых задачах, например, для управления скоростью мотора. В ходе испытаний переключатели выдержали более 4,000 циклов включения-выключения без признаков износа.
Преимущества технологии 3D-печати активных компонентов заключаются не только в её простоте и доступности, но и в экологичности. Полимерная нить является биоразлагаемой, процесс требует меньше энергии и создает меньше отходов по сравнению с традиционным производством полупроводников.
Будущее 3D-печатной электроники
Учёные стремятся развить технологию и создать полноценные электронные устройства с помощью 3D-печати, такие как магнитные моторы и более сложные цепи. Они также планируют экспериментировать с новыми добавками, например, магнитными частицами, для расширения функциональности устройств.
Роджер Хау, профессор Стэнфордского университета, отметил, что эта работа показывает, что активные электронные устройства могут быть созданы из проводящих полимерных материалов с помощью 3D-печати. Он видит потенциальные применения этой технологии, такие как создание интегрированных механических и электронных систем прямо на борту космических аппаратов.
Обеспечьте себе и своим близким комфорт и безопасность, посетите наш интернет-магазин измерительного оборудования pribor-x.ru! Наши специалисты всегда готовы помочь вам с выбором и ответить на все ваши вопросы.
Свяжитесь с нами по почте sales@pribor-x.ru или по телефону 8-800-777-24-67.