Исследователи из университета Ноттингема (University of Nottingham) разработали новую технологию трехмерной печати, при помощи которой можно с достаточно высокой скоростью производить работоспособные электронные схемы и дополнительные компоненты, такие, как антенны, датчики и фотогальванические элементы. Новый трехмерный принтер способен работать с двумя типами “чернил”, токопроводящими металлическими “чернилами” на базе серебра, и изоляционным полимерным материалом. А для быстрой полимеризации и придания прочности печатаемому изделию используется обычная ультрафиолетовая лампа.
Метод многофункционального аддитивного производства (multifunctional additive manufacturing, MFAM) является комбинацией трехмерной печати и метода печати двухмерных электронных устройств. MFAM-принтер способен печатать во время одного прохода как электрические проводники, так и изоляционную основу, которая является и основой конструкции будущего изделия. Единственное, что не по силам трехмерному принтеру – это изготовление самих электронных компонентов, как простейших, таких, как резисторы и конденсаторы, так и высокоинтегрированных, таких как микросхемы. Все эти элементы устанавливаются и паяются позже человеком или специализированным роботом.
Во время работы исследователи обнаружили, что серебряные наночастицы, входящие в состав токопроводящих чернил, достаточно эффективно поглощают ультрафиолетовый свет. Энергия этого света вызывает нагрев наночастиц до температуры, при которой испаряются растворители и при которой наночастицы качественно сплавляются друг с другом. И этот процесс затрагивает только токопроводящие части, не оказывая влияния на части из полимера-изолятора.
Новый метод позволяет преодолеть некоторые из проблем одноэтапного производства полностью работоспособных электронных устройств, в которых, обычно содержатся полимерные и металлические компоненты, объединенные в одну сложную структуру. Благодаря новому подходу, заключающемуся в использовании ультрафиолетового света, процесс затвердевания токопроводящих частей производится менее, чем за минуту. В других подобных методах спекание серебряных наночастиц производилось гораздо дольше при помощи внешних нагревателей, что весьма непрактично в случае необходимости обработки сотен слоев для формирования конечного изделия.