新型制造技术：未来电子元件可以像报纸一样印刷！

导读

近日，美国普渡大学研究人员开发出一项新型制造技术，它采用一种与报纸印刷类似的工艺，塑造出更平滑更具柔性的金属，来制造超高速电子设备。

背景

手机、笔记本电脑、平板电脑以及许多其他的电子产品，都依赖于其内部的金属电路来高速地处理信息。目前的制造技术是让薄薄的金属液滴通过电路形状的掩模（有点像墙上的涂鸦）来制造出这些电路。

（图片来源：维基百科）

然而，美国普渡大学工业工程与生物医疗工程系助理教授 Ramses Martinez 表示：“不幸的是，这种制造技术生成的金属电路表面不够平整，会引起电子设备变热并且更快地耗尽电池电量。”

未来的超高速电子设备也需要更小的金属元件，这些元件需要以更高的分辨率在纳米尺寸上进行制造。

Martinez 表示：“制造形状越来越小的金属，需要模子的清晰度越来越高，直到达到纳米尺寸。为纳米技术领域增添最新的进展，需要我们制造的金属图案的尺寸，甚至比组成它们的颗粒更小。这如同用沙子搭成的城堡比一粒沙更加小。”这种所谓的“成形极限”阻碍了纳米尺寸的材料的高速制造。

创新

近日，美国普渡大学研究人员开发出一项新型制造技术，它采用一种与报纸印刷类似的工艺，塑造出更平整更具柔性的金属，来制造超高速电子设备。

（图片来源：Ramses Martinez / 普渡大学）

这种低成本的工艺，虽然采用了大规模制造金属的行业已采用的工具，但是却利用了卷对卷报纸印刷的速度和精准度，扫清一些阻挡更快速制造电子产品的障碍。

技术

普渡大学的研究人员研发出一种新的大规模制造方法，采用传统的二氧化碳激光器（这种设备在工业切割和雕刻中普遍使用），制造出平整的纳米尺寸的金属电路，从而解决了两个方面的问题：粗糙度和低分辨率。

Martinez 表示：“像报纸一样印刷微小的金属元件，会使得它们变得更加平整。它使得电流更好地通过，并降低过热的风险。”

这种制造方法，也称为卷对卷激光诱导的超塑性（ roll-to-roll laser-induced superplasticity），采用了像高速印刷报纸所采用的那种滚印。这项技术可以在短暂的时间内，引发不同种金属的“超塑性”行为。它通过高能激光喷丸，使得金属流入滚印的纳米特征中，规避了成形极限。

（图片来源：Ramses Martinez / 普渡大学）

价值

Martinez 表示：“未来，采用我们的技术卷对卷地制造设备，可以创造出覆盖有能与光线交互并生成三维图像的纳米结构的触摸屏，以及低成本地制造出更灵敏的生物传感器。”

关键字

参考资料

【1】https://www.purdue.edu/newsroom/releases/2018/Q3/future-electronic-components-to-be-printed-like-newspapers.html

【2】https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b00714

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