金属印刷提供了制造柔性 可拉伸电子产品的低成本方法

北卡罗来纳州立大学的研究人员开发出一种新技术,用于直接印刷金属电路,创造灵活,可拉伸的电子设备。该技术可以使用多种金属和基板,并且与采用直接印刷技术的现有制造系统兼容。

“灵活的电子产品有望在许多领域得到应用,但是涉及到大量的制造成本 - 这使得它们成为商业用途的实际挑战,”一位关于这项工作的论文的通讯作者和一位副教授北卡罗来纳州立大学的Edward P. Fitts工业与系统工程系。

“我们的方法应该降低成本,并提供一种生产高分辨率电路的有效方法,使其可以集成到商业设备中,”Dong说。

该技术使用现有的电流体动力学印刷技术,该技术已经在许多使用功能性油墨的制造工艺中使用。但是,Dong的团队使用的熔融金属合金的熔点低至60摄氏度,而不是墨水。研究人员使用三种不同的合金展示了他们的技术,在四种不同的基材上印刷:一种玻璃,一种纸和两种可拉伸聚合物。

“这是直接印刷,”董说。“没有面罩,没有蚀刻,没有模具,使得这个过程更加直接。”

研究人员测试了聚合物基板上电路的弹性,发现电路的电导率即使在弯曲1,000次后也不受影响。即使拉伸至70%的拉伸应变,电路仍然是电稳定的。

研究人员还发现,如果电路被弯曲或拉得太远,它们就能够“自我修复”。

“由于熔点低,你可以简单地将受影响的区域加热到大约70摄氏度,然后金属一起回流,修复相关的损伤,”董说。

研究人员通过创建高密度触摸传感器,将400像素阵列安装在一平方厘米内,展示了印刷技术的功能。

“我们已经展示了我们方法的弹性和功能,我们愿意与工业部门合作,在制造可穿戴传感器或其他电子设备时实施该技术,”Dong说。