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印刷電子的新希望：紙基電子器件3D打印

2013-09-25 08:45 來源：中國行業研究網責編：錢瑩

摘要：: 近日，中科院理化所研究員劉靜帶領的科研團隊，繼提出液態金屬印刷電子學方法后，首次成功研制出室溫下直接生成紙基功能電子電路乃至3D機電器件的桌面式自動打印設備原型樣機，為新技術向普及化推進邁出了關鍵的一步。

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　　【CPP114】訊：近日，中科院理化所研究員劉靜帶領的科研團隊，繼提出液態金屬印刷電子學方法后，首次成功研制出室溫下直接生成紙基功能電子電路乃至3D機電器件的桌面式自動打印設備原型樣機，為新技術向普及化推進邁出了關鍵的一步。

　　應用該系統，只需提前設定好控制程序，即可在普通的銅版紙上自動打印出電路、天線等電子器件并實現封裝；特別是通過設置各類導電或絕緣類油墨間的層疊組合程序，還可實現3D機電復合系統的直接打印，這一特性并不為現有技術所具備。

　　3D打印是當前世界范圍內的前沿熱點，但已有方法大多只能實現模型自身的打印，尚不易完成包含電子功能在內的器件制造需求，可在室溫下同時打印電氣系統乃至機械及封裝部件的液態金屬印刷電子學為此帶來了新希望。

　　作為電子制造領域的新前沿，所見即所得的液態金屬印刷電子學為常溫下直接制造柔性電子開辟了一條方便快捷且有望實現普及化應用的途徑。實驗室前期的一系列基礎性工作，展示了這一直寫技術的優勢。然而，要使該技術飛入“尋常百姓家”，必須研發出適用面廣、成本適中的桌面自動打印系統；同時，若能直接采用便攜、可折疊、價格低廉、易降解、可循環使用的紙張作為電子的打印基底，則勢必進一步拓寬技術的應用層面。

　　理化所團隊基于上述需求特點的考慮，通過對系列關鍵科學問題的攻關，實現了電子打印技術的基礎性突破。

　　液態金屬桌面式機電打印系統技術的建立，實際上源于實驗室長期努力的結果。早在10余年前，劉靜就帶領團隊圍繞當時在國內外鮮為人知的室溫金屬流體展開研究，先后提出了一系列在信息、能源及醫療領域有著重大應用價值的原創性技術。

　　特別是該小組近年來提出了有望改變傳統電子電路制造規則的室溫液態金屬印刷電子學方法，形成了系列重要技術和專利，如生物體表醫用電子電路直寫技術、透明導電薄膜技術、紙上可印刷式微小溫度傳感器技術、柔性電路直寫技術等，目前這一方法已被命名為夢想油墨技術；相應工作在國內外引起較大反響。

　　總的說來，基于DREAMInk的桌面打印方法的成功實現及所引申出的打印工具，為電子器件的個性化制造創造了條件，有可能影響到未來電子技術的發展模式。同時，研究中論述的PCP理念再次表明，紙張既可以作為文字的載體，也可集成諸多電子元件，這有助于促成DIY電子的普及。

　　當前，盡管實驗室打印系統的價格仍然偏高，但隨著技術的發展，其成本完全可以降至為普通消費者所接受。那時，即便沒有電子設計經驗的人士也能借助預設于計算機中的控制軟件，打印出自己所需要的終端電子器件乃至組裝出機電系統，如電子賀卡、紙上集成電路、顯示器、廣告牌、智能織物、機器人，乃至光伏電池陣列等。

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