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      生產電路的新時代:工程師把電路打印到紙上

      文章出處:責任編輯:人氣:-發表時間:2015-01-14 15:21【

       機械、航空與生物醫學工程學院的Hu教授已經找到了一種方法,可以把電路打印到紙張上。這一技術的主要沖擊力體現在:在不久的將來,任何電子設備的制造成本將大大節省,而便攜程度也會顯著增加。

      “能夠設計你需要的電路,然后將其打印出來,有了這樣的能力,就可以實現更迅速及時的電路設計、更簡單的控制以及更低廉的成本,”Hu教授說。“在你需要的時間打印你需要的電路的能力可以徹底變革很多事物。”

      這一技術所能帶來的大進步之一可能發生在醫學領域。當前,不計其數的人遭受疾病或者苦痛之折磨,使得他們經常需要看醫生或者進行醫學檢測。拿糖尿病患者來說,他們依賴于日常的手指扎針抽血來檢測血糖含量。有了一個封入不透液體的護套的紙質電路,將來有一天就可以把帶有這樣的紙質電路的傳感器植入這些病人體內,然后就不僅可以檢測出血糖含量什么時候偏離正常值,也可以在需要往體內注射胰島素的時候發出信號。

      “能夠研發一個不透液體的封閉系統,而且有內置電源,這樣的能力將會為很多醫學領域之進步鋪平道路。”Hu教授表示。“目前,研究的焦點是如何設計線路以使電路更小。”

      想要搞明白Hu教授研發的電路打印系統如何運作,簡單的方式就是拿噴墨式打印機來類比,但是從油墨盒噴出來的卻是液體金屬。Hu教授和他的團隊在測試了三十多種不同材質的紙張后,才明白到標準的噴墨打印紙和其他任何紙張同樣有效,而且相對來說也便宜。另一方面,他們所使用的金屬也普通不過了。“我們利用銀塊來制作納米線,”Hu教授說。“相比制作電子線路的‘常態’方式,銀依然非常便宜,而且遠比銅耐用,因為銅很容易氧化。”Hu教授和他的團隊有能力把紙一樣薄的電路折疊5,000次,而絲毫不損壞其很高程度的功能性,也不用擔心制成品的耐用性。

      雖然這樣的電路的常態的影響力可能體現在醫學使用上,但是其靈活性和易于使用性則意味著,凡是電子產品,都可能從中受益。“從長遠來看,這一技術的全球推廣使用將推動發展進程,”Hu教授說。“但就目前而言,我們將專注于提高改進這一新類型的打印技術的運作機制,研發多重噴打印。”

      而在另一篇文章《紙質電子技術可能讓醫學治療更廉價》中,也提到了這一技術,全文如下:

      將來,紙面上的電子傳感器大有可能大幅削減很多醫療器械的價格,從機器人幫手到診斷檢驗工具。通過直接把導電墨水打印到紙上,科學家如今已經發展出了一種更快、成本更低的方式來制造傳感器。他們的研究成果發表在美國化學學會(American Chemical Society)的雜志Applied Materials & Interfaces上面。

      Anming Hu教授及其同事指出,因為紙張在世界范圍內易于獲取,價格低廉,使其成為輕微的、可折疊的電子元件的載體,而且幾乎可以在任何地方制造,在任何地方使用。其實之前,科學家就已經制造出了基于紙張的即時診斷工具和便攜的DNA檢測器。但是,這些儀器需要既復雜又昂貴的制造技術。銀質的納米線墨水高度導電而且穩定,提供了一個更實際的解決方案。Hu教授和他們團隊希望研發出一種技術,直接把金屬墨水打印到紙面來制作傳感器,而這樣的傳感器又可以對碰觸或者諸如葡萄糖等特定分子作出回應。

      研究人員開發了一個打印系統,能到在短短幾分鐘內把一個銀質墨水圖案打印到紙上,然后用照相機閃光燈照射使其變硬。即使被彎曲,被反復折疊展開15次,被反復卷曲鋪開5,000次,打印出來的傳感器還是可以對碰觸作出回應。該團隊后得出結論,他們打印的既耐用又輕微的傳感器可以應用于很多應用軟件上。

       

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