de.wedoany.com-Bericht: Ein Forschungsteam der Rice University in den USA hat kürzlich ein fokussiertes Mikrowellen-3D-Druckverfahren namens Meta-NFS entwickelt, das funktionelle elektronische Bauteile in verschiedene multimaterielle Strukturen integrieren kann, einschließlich temperaturabhängiger Biopolymere und lebendem biologischen Gewebe. Diese Technologie zielt darauf ab, das langjährige Problem zu lösen, dass die Wärmebehandlung beim traditionellen Elektronikdruck die umgebenden Materialien beschädigen kann.
Das fokussierte Mikrowellen-3D-Druckverfahren nutzt von Metamaterialien inspirierte elektromagnetische Nahfeldstrukturen, um die Mikrowellenenergie präzise auf einen Heizbereich zu beschränken, dessen Durchmesser nur dem eines menschlichen Haares entspricht. Dieses Design ermöglicht es, dass die Drucktinte eine In-situ-Nachbehandlung durchführt, während die umgebenden Materialien relativ kühl bleiben. Yong Lin Kong, Assistenzprofessor an der School of Engineering and Computing der Rice University, erklärt: „Die Fähigkeit, das Druckmaterial selektiv zu erhitzen, ermöglicht es uns, die funktionellen Eigenschaften der Tinte räumlich zu programmieren, selbst wenn sie von temperaturabhängigen Materialien umgeben ist. Dies erlaubt uns, frei geformte elektronische Bauteile in ein breites Spektrum von Substraten zu integrieren, einschließlich Biopolymeren und lebendem biologischem Gewebe.“
Dieses fokussierte Mikrowellen-3D-Druckverfahren eignet sich für Metalle, Keramiken und duroplastische Polymere. Durch Anpassung der Mikrowellenparameter kann die Partikelmikrostruktur gesteuert werden, wodurch in einem einzigen Druckvorgang multifunktionale Schaltkreise mit deutlich unterschiedlichen mechanischen und elektronischen Eigenschaften erzeugt werden können. Als Machbarkeitsnachweis hat das Forschungsteam drahtlose Dehnungssensoren auf die Oberfläche eines ultrahochmolekularen Polyethylen-Biopolymers für Gelenkersatz sowie auf Rinder-Oberschenkelknochen und lebende Blätter gedruckt.
Das Forschungsteam erweitert diese fokussierte Mikrowellen-3D-Drucktechnologie derzeit auf Bereiche wie verschluckbare elektronische Diagnosesysteme, biomimetische Geräte, die mit biologischen Organen interagieren, und weiche Roboter mit integrierter Elektronik. Kong fügt hinzu, dass diese Methode neue Wege zur Entwicklung neuartiger hybrider elektronischer Geräte eröffnet, die bisher schwer herzustellen waren.
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