با تلاش محققان؛

روش جدیدی برای چاپ سه‌بعدی ابزار چندماده‌ای کشف شد

محققان دانشگاه کالیفرنیا، ویرجینیا و لابراتوار تحقیقاتی نیروی هوایی آمریکا به تازگی دستگاه چاپ سه‌بعدی طراحی کرده‌اند که می‌توان با آن ابزار‌های الکترونیک را با مواد مختلف ساخت.

کد خبر: ۸۴۶۱۵۹

پنجشنبه - ۱۸ ارديبهشت ۱۳۹۹ / May 07, 2020

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، معمولا از تکنیک‌های چاپ سه‌بعدی برای ساخت انواع اشیاء با هندسه‌های پیچیده، از جمله قطعات الکترونیک استفاده می‌شود، اما بیشتر رویکرد‌های چاپی سه‌بعدی که تاکنون توسعه یافته‌اند، صرفاً برای تولید مواد غیرکاربردی بوده‌اند، زیرا چاپ ساختار‌های پیشرفته‌تر از جمله دستگاه‌های الکترونیک نیاز به چندین مرحله تولید دارد. با این حال محققان آمریکایی به روشی دست یافته‌اند که می‌توان با آن ابزار‌های الکترونیک با مواد مختلف ساخت.

به گفته این محققان، ابزار‌های الکترونیک کنونی شامل مدار‌های یکپارچه، آنتن‌ها و حسگر‌ها محدود به الگو‌های برنامه‌ریز دوبعدی هستند. با این وجود، تقاضای رو به رشدی برای وسایل یا مدار‌های غیرمسطح سه‌بعدی یا مدارها، آرایه‌های حسگری و آنتن‌ها روی سطوح منحنی یا در شکل‌ها و معماری‌های پیچیده سه‌بعدی وجود دارد.

اکثر چاپگر‌های سه‌بعدی کنونی از روندی تحت عنوان جت‌های هوازی یا روش نوشتن مستقیم استفاده می‌کنند که این روش‌ها معمولا مستلزم چندین مرحله چاپ، جاسازی و فرمول‌های پیچیده جوهر است.

در بعضی موارد ساخت ساختار‌های پیچیده، نیاز به ادغام روش‌های چاپ چندگانه دارد که زمان ساخت آن را به طور قابل توجهی بالا می‌برد. در نتیجه این تکنیک‌ها برای تولید پرسرعت ابزار الکترونیک کاربردی و سازه‌های پیچیده سه‌بعدی خیلی از ایده‌آل دور هستند.

ژائویو ژنگ و همکارانش رویکردی را ابداع کردند که بتواند بر محدودیت‌های روش‌های چاپ سه‌بعدی که قبلاً توسعه یافته بودند غلبه کند. در روش آن‌ها می‌توان از چندین ماده کاربردی در قالب‌های دلخواه سه‌بعدی استفاده کرد و در واقع ابزار الکترونیک را در یک مرحله واحد ساخت.

آن‌ها براساس جاذبه الکترواستاتیک موضعی توانستند کنتاکت فلزی ایجاد کنند که در آن قطعات الکتریکی به صورت انتخابی در مکان‌های از پیش تعریف شده قرار می‌گیرند و مدار‌های الکترونیک و الکترود‌هایی با اندازه خاص ۱۰ میکرومتر و با نرخی سریع‌تر از روش‌های معمول چاپ چند مرحله‌ای ساخته می‌شوند.

گفتنی است که کنتاکت به معنی اتصال است و در اصطلاح برق به مفهوم یک اتصال الکتریکی است یک کلید قطع و وصل معمولی دارای حداقل یک کنتاکت است.

با همین تکنیک جدید چاپ سه‌بعدی، می‌توان ابزار یا موادی متشکل از آرایه‌های دی‌الکتریک/ رسانای سه‌بعدی و الگو‌های مداری منحصر به فرد چاپ کرد. علاوه بر این، می‌توان آن را به راحتی برای تولید انواع توپولوژی‌ها و معماری‌های سه‌بعدی به کار برد و در نتیجه آرایه‌های آنتن را برای ارتباطات شبکه نسل پنجم، پروتز‌ها و کاوشگر‌های نورونی در مقیاس بزرگ تهیه کرد.

نمونه آنتن طراحی شده توسط روش جدید چاپ سه‌بعدی

محققان برای نشان دادن اثربخشی روش خود، از آن برای چاپ اثر انگشتان مصنوعی برای سنجش لمسی و لمس اشکال استفاده کردند و به نتایج بسیار امیدوار کننده‌ای دست یافتند.