汉堡大学和德国电子同步加速器研究所-DESY之间的研究合作开发了3D打印工艺，可用于生产透明和具机械柔性的电子电路。电子元件由银纳米线网构成，可以悬浮打印并嵌入各种柔性透明塑料（聚合物）中。1
图片：柔性电容，来源：环球创新智慧
可以发光还可以蓄电
正如汉堡大学的Tomke Glier及其同事在“ Science Report ”期刊上的描述，这项技术可以打印发光二极管，太阳能电池或集成电路工具等新应用。研究人员正在制造柔性电容器以及其他产品以充分展示其工艺潜力。
来自DESY、汉堡大学、马克斯·普朗克学会联合打造的自由电子激光科学中心（CFEL）的米歇尔·吕布豪森（Michael Rübhausen）表示：“这项研究的目标在于为不同的应用设计可3D打印的聚合物。通过我们的新方案，我们想要将电子器件集成到现有的结构单元中，并改进元器件的体积与重量。”
这位汉堡大学物理系教授与DESY研究员、位于斯德哥尔摩的瑞典摩皇家理工学院教授史蒂文·罗斯（Stephan Roth）一起领导了这个项目。采用来自DESY研究光源PETRA III的明亮光线以及其他的测量方法，团队精准地分析了聚合物中纳米线的特性。
根据研究人员的解释，这项技术的核心就是银纳米线，它形成了导电网络。一般来说，银线的厚度为几十纳米，长度为10到20微米。详细的X光分析表明，聚合物中纳米线的结构并没有发生变化，但是网格的导电性由于聚合物的挤压而得到了提升，因为聚合物在固化过程中产生了收缩。
图片：银纳米线网络，来源：环球创新智慧
银纳米线悬浮地施加到基底上并且变干。根据DESY X射线光源PETRA III的P03测量站（X射线研究发生的地方）的领头人，由于成本因素，目标就是以尽可能少的纳米线实现最高的导电性。这也将提升材料的透明度。他们通过这种方式，一层接一层地制造出导电路径或者表面。柔性聚合物被施加到导电轨迹上，然后它会被导电轨迹和接触覆盖。根据几何形状和使用的材料，各种导电元件都可以通过这种方式印刷。
在这篇论文中，研究人员们制造了一个柔性电容。格勒解释道：“在实验室中，我们展开了分层工艺中的单独工作步骤，但是实际上他们之后会被完全转移至3D打印机。”研究人员表示：“然而，传统的3D打印技术通常为了单独的印刷墨水进行优化。为此，进一步开发传统的3D打印技术也很有必要。在基于喷墨的工艺中，打印喷嘴会被纳米结构阻塞。”
在下一步中，研究人员现在想要测试由纳米线制成的导电路径的结构如何在机械应力下发生变化。在弯曲过程中，金属丝网在多大程度上还能保持在一起，X射线研究非常适合这种情况，它是研究人员研究材料并分析纳米线的导电路径和表面的唯一方法。
来自汉堡大学，斯德哥尔摩皇家理工学院，斯德哥尔摩Wallenberg木材科学中心，汉堡和DESY马克斯普朗克结构与动力学研究所的研究人员参与了这项工作。1
3D科学谷Review
根据SmarTech的报告预测，到2022年，3D打印在电子行业将产生4.28亿美元的收入，2025年则可以达到28亿美元的收入。
柔性电子已经成为交叉学科中的研究热点之一，它涵盖有机电子、塑料电子、生物电子、纳米电子、印刷电子等领域，其产品包括RFID、柔性显示、OLED显示与照明、柔性传感器、柔性光伏、柔性逻辑与存储器件、柔性电池、可穿戴设备、电子皮肤等。1
在各种基板上3D打印电子器件是增材制造的新兴领域。直接打印电子产品的吸引力主要在于减少工艺步骤，降低资本设备成本和减少特定工具需求。此外，包括将传感器（压力传感器，温度感应器或变形感应器）直接打印到电子产品中，也正在强化3D打印的重要性。
在多材料的电子产品打印方面，市场上有部分先行者，包括来自麻省理工的MultiFab，可以打印多达10种材料，打印过程中可以将电子、电路和传感器直接嵌入打印对象中，使其具有广泛的应用领域，从备件到完整功能部件。该设备是由麻省理工学院的计算机科学与人工智能实验室的研究人员设计的，零售价仅7000美元。
MultiFab通过3D机器视觉扫描技术来自我校准和自我纠正，以保持打印精度。对于每一层的设计，系统生成三维扫描，以检测错误，并纠正清理错误，消除了需要为运营商微调的设置。而其打印精度，更是精确到40微米的水平分辨率。这使得其可以打印前所未有的产品，获得更精细程度上的产品多样性。
国际上，不仅仅是谷歌、诺基亚，三星电子和LG电子全力研发屏幕可折叠的新型智能手机，包括华为、联想在内的国内厂商也在另辟蹊径，这里面很难说没有用到3D打印技术。
根据诺基亚的专利《Wireless portable electronic device having conductive body that functions as a radiator》，该专利主要是关于无线便携式电子装置的设备制造，电子装置包括由导电材料形成的主体，主体包括内腔和开口。还包括设置在内腔中的接地平面和电磁耦合，天线可以是环形天线和单极天线。导电性也可以由非导电材料制成，例如导电的金属化技术。除了导电主体，电子装置还包括一个壳体和盖子。
3D打印在多层线路板，混合柔性电子产品方面将如何发展，3D科学谷将保持持续关注。
1 文章来源：环球创新智慧
参考资料:
Functional Printing of Conductive Silver-Nanowire Photopolymer Composites. Scientific Reports, 2019; 9 (1) DOI: 10.1038/s41598-019-42841-3https://www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190426110553.htm
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