科學家用氣溶膠噴射技術3D列印小如髮絲的感測器

在我們的印象中，3D列印技術在航空航天領域的應用往往是用於製造一些交大的部件，但是英國Swansea大學的研究人員卻將其用於列印飛機的最小部件。該校威爾士列印與塗敷中心（WCPC）的一個研究團隊正在致力於使用Optomec公司的氣溶膠噴射技術列印只有人的頭髮絲大小的感測器組件。更為重要的是組件的人的頭髮絲大小。更重要的是，這種微小的應力感測器和光學蠕變（opticalcreep）感測器可以直接列印在飛機渦輪葉片的表面。

這一技術對於飛機的保養維護意義重大。通過將感測器直接列印到工作的渦輪葉片上，研究團隊能夠實時監控每一個部件，這有可能導致維修成本和時間的削減以及可以實現發動機運行溫度和燃料效率。除此之外，研究團隊還利用激光檢測系統和光學照明管理系統開發了一種高溫光學蠕變測量感測器，使他們能夠確定部件低至10納米的蠕變程度。

如果您對氣溶膠噴射技術不熟悉的話，這裡稍微介紹一下。該技術主要通過霧發生器霧化導電的納米鉑或納米銀油墨，它利用空氣動力學原理實現了納米級材料的精確沉積成形，能製作精細的功能電路和嵌入式組件而無需使用掩模或其它模具，可以有效減少電子系統的整體尺寸。這種技術可以製造線寬和電路結構達到10微米級的功能性電子晶元。

在WCPC這裡，當導電油墨沉積之後，它還需要進行熱處理來最後確定其力學性能、電傳導和對基材的附著力，最終會形成一種薄至10納米的高質量薄膜。目前研究人員們正在研究使用一種激光處理工藝來沉積油墨，以實現在可耐極低溫度的基板上進行列印的可能性。

研究者認為，這項技術的好處包括：

特徵尺寸可達10微米

沉積的層厚可達10納米

可以使用多種材料和基板

三維形式的沉積

納米材料的沉積能力

目前，研究人員使用的是直到250攝氏度仍能夠保持穩定的導電性納米銀油墨，但是他們正在致力於使用納米鉑油墨開發一種高溫部件，該部件到1200攝氏度仍能保持穩定，從而徹底消除環境溫度對於感測器的限制。如果成功，這一成果將對整個航空航天產業產生重大影響。此外，該團隊還正在開發可用於航空航天部件上的有史以來尺寸最小的溫度感測器，其尺寸可能小至30微米，，不到人的髮絲一半大，這一技術在消費電子行業也具有非常好的應用前景。