未来的电子元件就像报纸一样印刷

  一种新的制造技术使用类似于报纸印刷的工艺,以形成更光滑和更灵活的金属,用于制造超快电子器件。

  由普渡大学研究人员开发的低成本工艺结合了工业中已经用于大规模制造金属的工具,但使用卷对卷报纸印刷的速度和精度来消除制造电子产品时的几个制造障碍比今天更快。

  手机,笔记本电脑,平板电脑和许多其他电子产品依靠其内部金属电路来高速处理信息。目前的金属制造技术倾向于通过使薄薄的液态金属液滴通过电路形状的模板掩模来制造这些电路,有点像在墙壁上喷涂涂鸦。

  “不幸的是,这种制造技术会产生表面粗糙的金属电路,导致我们的电子设备升温并更快地耗尽电池,”工业工程和生物医学工程助理教授Ramses Martinez说。

  未来的超快设备也需要更小的金属部件,这要求更高的分辨率使它们具有这些纳米级尺寸。

  “形成尺寸越来越小的金属需要具有更高和更高清晰度的模具,直到达到纳米级尺寸,”Martinez说。“增加纳米技术的最新进展需要我们对尺寸甚至比它们制成的颗粒更小的金属进行图案化。这就像制造比沙粒更小的沙堡。”

  这种所谓的“可成形性极限”妨碍了以高速制造具有纳米级分辨率的材料的能力。

  普渡大学的研究人员已经解决了这两个问题 - 粗糙度和低分辨率 - 采用了一种新的大规模制造方法,可以使用传统的二氧化碳激光器在纳米尺度上形成光滑的金属电路,这种激光在工业切割和雕刻中已经很常见。

  “印刷像报纸这样的微小金属部件使它们更加平滑。这样可以使电流更好地运行,同时降低过热风险,”Martinez说。

  这种制造方法称为卷对卷激光诱导的超塑性,使用的滚动印章就像用于高速印刷报纸的印章一样。该技术可以在短时间内通过应用高能激光照射诱导不同金属的“超弹性”行为,这使得金属能够流入滚动印章的纳米级特征 - 绕过可成形性极限。

  “在未来,使用我们的技术进行卷对卷制造设备可以创建覆盖有纳米结构的触摸屏,该纳米结构能够与光相互作用并生成3D图像,以及经济高效地制造更灵敏的生物传感器, “马丁内斯说。

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