14 подписчиков
Российские и тульские учёные работают над новыми технологиями. В России разработали принтер для микроэлектроники, не требующий расходников, а тульские учёные придумали способ получать полиэтилен из углекислого газа.
Рассмоорим эти два события по отдельности
Принтер для микроэлектроники, разработанный в МФТИ
В России создали принтер сухой аэрозольной печати для аддитивного производства микроэлектронных компонентов. Устройство разработано коллективом исследователей Центра испытаний функциональных материалов Института квантовых технологий МФТИ.
Принцип работы
Принтер формирует наночастицы прямо в процессе печати с помощью электрического газового разряда. Конденсатор заряжается до 4 киловольт, затем разряжается через межэлектродный промежуток с инертным газом. Разряды происходят с частотой около 600 раз в секунду, а ток проходит через множество микроскопических плазменных каналов. В результате с поверхности электрода вырываются мельчайшие капли расплавленного металла, которые затем конденсируются в наночастицы размером 5–15 нанометров. Поток аргона уносит их дальше по системе.
Далее сферические наночастицы поступают в сопло, где поток фокусирующего газа сжимает аэрозольную струю. Это позволяет управлять шириной печатной линии. Печать ведётся в вакуумной камере при давлении около 40 миллибар, что не даёт пучку преждевременно расширяться. В результате на подложке можно формировать линии шириной в десятки микрометров.
На финальном этапе подключается лазерное спекание. Наносекундные импульсы зелёного лазера нагревают в основном сами наночастицы и почти не затрагивают подложку.
Преимущества:
🔥Отсутствие жидких чернил, растворителей и связующих веществ. Это устраняет риск загрязнения структуры солями от разложения компонентов чернил, которые могут ухудшить характеристики конечного устройства.
🔥Упрощение производственного процесса. Традиционная фотолитография требует чистых комнат, вакуумных установок, агрессивной химии и большого расхода материалов. Новый метод исключает эти этапы, что должно снизить себестоимость производства электроники.
🔥Быстрота изготовления. Аддитивные методы в целом быстрее традиционных.
Возможности применения
Технология подходит для создания пассивных элементов микроэлектроники, микродатчиков, каталитических структур, плазмонных слоёв оптоэлектронных устройств, наноантенн, сенсоров, пористых материалов для газовых датчиков, индуктивных элементов.
Принтер уже прошёл государственные приёмочные испытания и готовится к серийному производству.
Получение полиэтилена из углекислого газа в ТулГУ
Учёные Тульского государственного университета (ТулГУ) разработали технологию получения из углекислого газа (СО₂) биоразлагаемого упаковочного материала, похожего на полиэтилен.
Принцип технологии
Метод основан на использовании специальных бактерий. На первом этапе с помощью катализатора углекислый газ превращается в формиаты — простые органические вещества. Затем специально подобранные бактерии перерабатывают их в полимеры для запасания питательных веществ.
Одним из микроорганизмов, задействованных в технологии, является грамотрицательная бактерия Cupriavidus necator. Другие микроорганизмы относятся к уникальным штаммам, собранным учёными ТулГУ в полевых экспедициях. Способность «откладывать» пищу в виде полимера возникает у бактерий, развивавшихся в неблагоприятных условиях, например в почвах, загрязнённых тяжёлыми металлами. Из 80 выделенных микроорганизмов-кандидатов только три оказались способны производить «биоупаковку».
Характеристики материала
По прочности полученный материал сопоставим с обычным полиэтиленом. Биоупаковка разлагается в природе за несколько лет.
Перспективы
Технология позволяет крупным предприятиям получать несколько тонн биоразлагаемого материала из своих выбросов. В будущем учёные планируют адаптировать состав полимера для использования в 3D-печати и детально изучить его механические свойства для внедрения технологии в промышленном масштабе.
На данный момент разработка находится на лабораторном уровне. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда и правительства Тульской
3 минуты
16 апреля