通过生产可用于执行计算的无半导体逻辑门, 麻省理工学院 研究人员希望简化电子产品的制造。这一发展可以使电子制造分散化,并使其更容易为企业、实验室和家庭所使用。
有源电子元件控制电信号,传统上基于半导体,必须在洁净室中制造。 Covid-19大流行期间全球半导体制造设施短缺导致电子行业出现瓶颈和成本上升。在没有半导体的情况下打印完整的有源电子设备的能力为这些挑战提供了潜在的解决方案。
“这项技术有真正的作用。虽然我们无法与半导体硅竞争,但我们的想法并不是一定要取代现有技术,而是将 3D 打印技术推向未知领域。简而言之,这实际上是关于技术民主化。这可以让任何人在远离传统制造中心的地方创建智能硬件。”麻省理工学院微系统技术实验室 (MTL) 的首席研究科学家、描述这些设备的论文的高级作者 Luis Fernando Velásquez-García 说道,该论文发表在《虚拟和物理》杂志上原型制作。
研究人员使用标准 3D 打印设备和一种廉价的可生物降解材料来制造具有与晶体管类似的开关功能的保险丝。这些保险丝可以执行简单的控制任务,例如调节电动机的速度。
“我们发现这可以帮助将 3D 打印硬件提升到一个新的水平。它提供了一种为电子设备提供某种程度“智能”的清晰方法。目前,这是我们最好的解释,但这并不是完整的答案,因为这并不能解释为什么它只发生在这种材料的组合中。我们需要做更多的研究,但毫无疑问这种现象是真实的,”他说。
研究人员计划进一步开发该技术,以实现更复杂的电路并提高印刷组件的性能。
“这篇论文证明了可以使用挤压聚合物导电材料来制造有源电子设备。该技术使电子产品能够内置到 3D 打印结构中。一个有趣的应用是航天器上机电一体化的按需 3D 打印,”斯坦福大学工程系荣誉教授 Roger Howe 说道,他没有参与这项工作。