
27 ژانویه 2025 -توسط آکادمی علوم چین-چاپ TCA اعتبار: میکروسیستم ها و مهندسی نانو
یک فناوری چاپ، با الهام از انعطافپذیری سیستمهای ریشه درختان، قرار است آینده الکترونیکی را دوباره تعریف کند. این نوآوری به چالشهای طولانیمدت مربوط به پایداری مکانیکی و تفکیک مدارها بر روی سطوح نامنظم، بهویژه در رباتیک هوشمند و سیستمهای حسگر پیشرفته میپردازد.
با بهبود دوام و دقت مدارهای الکترونیکی، این روش جدید نوید مقاومت در برابر شرایط شدید – مانند دماهای بالا و تنش مکانیکی – را می دهد و در نتیجه کاربردهای بالقوه و قابلیت اطمینان الکترونیک یکپارچه را به طور گسترده گسترش می دهد.
الکترونیک یکپارچه ، که برای کاربردهایی مانند پوستههای هوشمند و روباتیک حیاتی است، مدتهاست که با آسیبپذیریهای مکانیکی و حرارتی قابل توجهی دست و پنجه نرم میکند. روشهای چاپ سنتی اغلب مدارهایی را تولید میکنند که مستعد پارگی، ترک خوردن و سایر اشکال آسیب هستند که عملکرد و قابلیت اطمینان آنها را محدود میکند.
علاوه بر این، ایجاد مدارهای با وضوح بالا با طیف گسترده ای از مواد یک کار پیچیده باقی مانده است که توسعه تکنیک های ساخت نوآورانه را برای رسیدگی به دوام مکانیکی و دقت در مدارهای الکترونیکی ضروری می کند.
محققان دانشگاه Xi’an Jiaotong راه حلی پیشرفته برای این چالش ها ایجاد کرده اند. در مطالعهای که در 14 دسامبر 2024 در Microsystems & Nanoengineering منتشر شد، تیم فناوری چاپ قالب محدود (TCA) را معرفی کرد.
این رویکرد جدید، با الهام از قدرت سیستمهای ریشه درختان، استحکام مکانیکی مدارها را افزایش میدهد و آنها را قادر میسازد تا در شرایط شدید، از جمله دمای تا 350 درجه سانتیگراد و سایش شدید مکانیکی مقاومت کنند. فناوری TCA همچنین به قابلیتهای چاپ با وضوح بالا با دقت 300 نانومتر دست مییابد و از طیف متنوعی از مواد مانند P(VDF-TrFE)، MWCNT و AgNPs پشتیبانی میکند.
فناوری چاپ TCA با تعبیه چسب در مواد کاربردی، ساخت مدارهای یکپارچه را متحول می کند، که یک رابط عمیق در هم قفل ایجاد می کند که به طور قابل توجهی یکپارچگی مکانیکی مدارها را تقویت می کند. این مدارها را قادر می سازد تا عملکرد الکتریکی خود را حتی در شرایط محیطی شدید حفظ کنند.
این روش همچنین از ایجاد مدارهای چند لایه و خود تراز شده پشتیبانی می کند و بر بسیاری از محدودیت های تکنیک های چاپ سنتی غلبه می کند. به عنوان شاهدی بر پتانسیل آن، این مطالعه با موفقیت ساخت حسگرهای دما و رطوبت یکپارچه و همچنین سیستمهای ذخیره انرژی بسیار نازک را نشان داد – برنامههایی که بر پتانسیل گسترده چاپ TCA برای تغییر شکل آینده الکترونیک تاکید میکنند.
دکتر جینیو شائو، یکی از نویسندگان این مطالعه و رهبر گروه، بر اهمیت این نوآوری تاکید کرد و گفت: “فناوری چاپ TCA نشان دهنده یک جهش بزرگ در زمینه الکترونیک یکپارچه است. با الهام گرفتن از طبیعت، ما از طبیعت الهام می گیریم. راه حلی توسعه دادهاند که نه تنها دوام مدارهای الکترونیکی را افزایش میدهد، بلکه به دقت و تطبیقپذیری قابلتوجهی دست مییابد و این امر آن را برای طیف وسیعی از برنامهها ایدهآل میکند پوشیدنی ها تا رباتیک پیشرفته.”
پیامدهای چاپ TCA بسیار گسترده است. این فناوری با توانایی خود در ایجاد مدارهای یکپارچه با دوام و وضوح بالا، آماده است تا زمینه هایی مانند وسایل نقلیه خودران را متحول کند، جایی که حسگرها باید شرایط محیطی سخت را تحمل کنند. در رباتیک، این فناوری نوید افزایش عملکرد و قابلیت اطمینان قطعات الکترونیکی ادغام شده در پوسته ها و مفاصل رباتیک را می دهد.
فراتر از اینها، چاپ TCA دری را برای ادغام لوازم الکترونیکی در اشیاء روزمره مانند دستگاه های پوشیدنی و منسوجات هوشمند باز می کند. انعطاف پذیری و دقت آن همچنین پتانسیل پیشرفت در صنایع هوافضا و الکترونیک زیست پزشکی را دارد که در آن دوام و دقت بسیار مهم هستند. به لطف این فناوری نوآورانه، آینده الکترونیک یکپارچه روشن تر از همیشه به نظر می رسد.