5 آگوست 2021، توسط گابریل استوارت، دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا
گروهی از محققان بین المللی به رهبری دانشگاه پن استیت روش جدیدی را برای چاپ با استفاده از نور پالسی برای انتقال مدار الکترونیکی به صدف دریایی را، همانطور که در این تصویر نشان داده شده است نشان دادند.
وسایل الکترونیکی قابل چاپ می‌تواند باعث افزایش وسایل هوشمند و متصل به یکدیگر شود، از لوازم خانگی که می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند تا حسگرهای تشخیص پزشکی که می‌توانند روی بدن قرار گیرند. اما تنوع سطوح چاپ یک چالش است، زیرا روشی که برای چاپ روی یک شیء صاف استفاده می‌شود ممکن است برای استفاده روی پوست انسان بی‌خطر نبوده و یا برای بافت‌ها و اشکال پیچیده قابل استفاده نباشد.
یک تیم بین المللی از محققان به رهبری پن استیت یک تکنیک انتقال کم هزینه و کم حرارت را توسعه داده‌اند که می‌تواند لوازم الکترونیکی تجزیه پذیر زیستی را بر روی انواع هندسه‌های پیچیده و به طور بالقوه پوست انسان چاپ کند. آن‌ها یافته‌های خود را در Materials Today منتشر کردند.
هانیو لری چنگ، پروفسور توسعه شغلی دوروتی کویگل در بخش علوم و مکانیک مهندسی می‌گوید: «ما در حال تلاش برای ساخت مستقیم مدارها در هندسه‌های سه بعدی آزاد هستیم. چاپ روی اجسام پیچیده می‌تواند به اینترنت اشیا در آینده اجازه دهد که در آن مدارها بتوانند اشیاء مختلف اطراف ما را به یکدیگر متصل کنند، خواه سنسورهای خانه هوشمند باشند، یا ربات‌هایی که کارهای پیچیده را با هم انجام می‌دهند و هم دستگاه‌هایی که روی بدن انسان قرار گرفته‌اند.»
برای شروع فرایند چاپ، محققان یک فیلم نازک را با جوهر ساخته شده از نانوذرات روی پوشاندند. این فیلم نازک به یک پوشش شابلون مانند روی سطح هدف متصل شده بود. سپس محققان یک نور زنون پرانرژی را از طریق فیلم پخش کردند. در زمان میلی ثانیه، انرژی این نور ذرات را به اندازه‌ای تحریک می‌کند که آن‌ها را از طریق استنسیل به سطح جدید منتقل می‌کند. و آن سطح جدید، با این روش، می‌تواند شکل پیچیده‌ای داشته باشد. روی منتقل شده یک مدار الکترونیکی رسانا تشکیل می‌دهد که می‌تواند برای استفاده به عنوان حسگر یا آنتن مناسب باشد.
چنگ گفت این روش در مقایسه با سایر تکنیک‌های چاپ الکترونیکی بسیار سریع‌تر و مقرون به صرفه است زیرا از تجهیزات گران قیمت مانند محفظه‌های خلاء که برای رسیدن به فشار مناسب به ساعت‌ها کار نیاز دارند، استفاده نمی‌کند. همچنین می‌تواند پایدارتر باشد.
این عامل تجزیه پذیری زیستی همچنین امنیت چنین دستگاه‌هایی را افزایش می‌دهد. لوازم الکترونیکی معمولی مبتنی بر سیلیکون را می‌توان با نرم افزار رمزگذاری ایمن کرد، اما یک دستگاه الکترونیکی تجزیه پذیر زیستی امنیت را یک گام فراتر می‌برد.
چنگ می‌گوید: «اگر دستگاه شما فقط با نرم افزار رمزگذاری شده باشد، همیشه می‌تواند کرک شده و نشت اطلاعات بالقوه وجود داشته باشد. این دستگاه زیست تخریب پذیر می‌تواند از نظر فیزیکی از بین برود تا داده‌ها بازیابی نشوند؛ این یک فرصت منحصر به فرد است که توسط دستگاه‌های سنتی سیلیکونی قابل حل نیست.»
این تیم همچنین گزینه‌هایی را برای تبدیل مدارهای چاپی تجزیه پذیر زیستی به مدارهای دائمی بررسی کرد. محققان سطوح چاپ شده را در محلول‌های حاوی مس یا نقره غوطه ور کردند. از طریق یک فرآیند جایگزینی شیمیایی، مدارهای مبتنی بر روی یا بر پایه نقره و یا بر اساس مس تبدیل شدند و این امکان را برای استفاده طولانی مدت از مدار فراهم کرد.
