柔性電子元件的3D打印與應(yīng)用
柔性電子元件(Flexible Electronic Devices)通常由有機(jī)聚合物制造,與傳統(tǒng)的電子器件相比,柔性電子元件在原始狀態(tài)和大變形情況下都能夠維持其電氣連續(xù)性。這種柔性電子元件不僅能夠與人體皮膚柔軟地接觸,因而能夠在可穿戴設(shè)備中實(shí)現(xiàn)對人體健康情況的監(jiān)測。
傳統(tǒng)的柔性電子元件制造方式主要有兩種,一種是在平面上對功能材料進(jìn)行架構(gòu),例如通過涂層沉積和光刻,對導(dǎo)電材料、半導(dǎo)體或聚合物材料進(jìn)行印刷;另一種是采用對柔性聚合物,例如具有半導(dǎo)體或?qū)щ娦再|(zhì)的有機(jī)共軛聚合物。但是,由于電子元件制造方法的限制,大多數(shù)柔性電子元件只能通過平面架構(gòu)的形式進(jìn)行制造。而將3D打印技術(shù)用于柔性電子元件的制造,則能夠?qū)崿F(xiàn)對細(xì)微復(fù)雜結(jié)構(gòu)的精確制造。
以色列希伯來大學(xué)(Hebrew University of Jerusalem,Israel)的研究人員通過3D打印技術(shù)在具有形狀記憶功能的基體上打印了納米銀材料(圖1a)。當(dāng)環(huán)境溫度超過一定值時(shí),形狀記憶材料變形(圖1a),納米銀材料形成的回路導(dǎo)通。
圖1. 3D打印技術(shù)將納米銀材料和柔性形狀記憶材料復(fù)合。 (a)常溫狀態(tài)下,回路斷開;(b)受熱時(shí)形狀記憶材料變形,回路閉合
通過向傳統(tǒng)電子元件賦予個(gè)性化特征,3D打印柔性電子元件將在人和電子器件的交互中起到日益廣泛的作用,促進(jìn)人與及其的共同共生,實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器的共生。