中國大連大學研究團隊開發出一種新型3D打印技術,有望革新柔性電路的制造工藝。該項技術名為流體拉伸打印,能夠構建高精度的三維導電結構,通過創新工藝設計實現復雜三維互連,無需依賴傳統高成本或難以規模化生產的制造流程。
對于非專業人士而言,導電結構是電路中電流流動的物理路徑。當前三維導電結構的3D打印主要依賴針頭擠壓工藝——通過不同尺寸的噴嘴直接擠出導電材料。但研究人員指出,這種方法存在顯著局限性:導電線的線寬受噴嘴內徑制約,難以突破物理限制。對此,研究團隊提出"繪制結構"而非"擠壓結構"的創新思路。二者核心差異在于:流體拉伸打印如何實現更高精度?
不同于直接擠壓工藝(將導電材料通過噴嘴推擠至基板并沉積),大連大學團隊提出的技術基于全新物理原理。流體拉伸打印利用材料內部張力,在提升噴嘴的同時將導電細絲從基底拉伸成型。這種工藝視角的轉變,使得最終結構的線寬可小于噴嘴本身直徑,大幅提升打印分辨率與控制精度。盡管傳統擠壓工藝受限于噴嘴尺寸且需平衡擠出壓力與材料粘度,但新技術通過溫度、速度與壓力的協同調控,可精準調節結構厚度,同時保持成型穩定性。
研究采用銀納米粒子(AgNP)與聚乙烯吡咯烷酮(PVP)復合材料進行驗證。為確保工藝可行性,墨水需具備特定粘度特性。為此,研究團隊在25-100℃溫度范圍內對復合溶劑進行蒸發處理,通過可控方式提升墨水粘度,使其成為適用于"繪制"工藝的理想材料,避免打印過程中結構坍塌。完成打印后,還需對結構進行熱處理以增強導電性能。
該項技術已突破實驗室階段,具備實際應用價值。研究團隊通過制造功能性電路(包括發光二極管、熱成像顯示器及多諧振蕩器電路)驗證其實用性。所有案例中,三維打印結構均成功替代或補充傳統二維平面設計,實現更緊湊的電路布局。該技術兼容多種柔性基板(即電子結構的物理支撐載體),適用于可穿戴設備、生物醫學器件及其他需要復雜幾何形狀的系統制造。
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