新型製造技術：未來電子元件可以像報紙一樣印刷！

導讀

近日，美國普渡大學研究人員開發出一項新型製造技術，它採用一種與報紙印刷類似的工藝，塑造出更平滑更具柔性的金屬，來製造超高速電子設備。

背景

手機、筆記本電腦、平板電腦以及許多其他的電子產品，都依賴於其內部的金屬電路來高速地處理信息。目前的製造技術是讓薄薄的金屬液滴通過電路形狀的掩模（有點像牆上的塗鴉）來製造出這些電路。

（圖片來源：維基百科）

然而，美國普渡大學工業工程與生物醫療工程系助理教授 Ramses Martinez 表示：「不幸的是，這種製造技術生成的金屬電路表面不夠平整，會引起電子設備變熱並且更快地耗盡電池電量。」

未來的超高速電子設備也需要更小的金屬元件，這些元件需要以更高的解析度在納米尺寸上進行製造。

Martinez 表示：「製造形狀越來越小的金屬，需要模子的清晰度越來越高，直到達到納米尺寸。為納米技術領域增添最新的進展，需要我們製造的金屬圖案的尺寸，甚至比組成它們的顆粒更小。這如同用沙子搭成的城堡比一粒沙更加小。」這種所謂的「成形極限」阻礙了納米尺寸的材料的高速製造。

創新

近日，美國普渡大學研究人員開發出一項新型製造技術，它採用一種與報紙印刷類似的工藝，塑造出更平整更具柔性的金屬，來製造超高速電子設備。

（圖片來源：Ramses Martinez / 普渡大學）

這種低成本的工藝，雖然採用了大規模製造金屬的行業已採用的工具，但是卻利用了卷對卷報紙印刷的速度和精準度，掃清一些阻擋更快速製造電子產品的障礙。

技術

普渡大學的研究人員研發出一種新的大規模製造方法，採用傳統的二氧化碳激光器（這種設備在工業切割和雕刻中普遍使用），製造出平整的納米尺寸的金屬電路，從而解決了兩個方面的問題：粗糙度和低解析度。

Martinez 表示：「像報紙一樣印刷微小的金屬元件，會使得它們變得更加平整。它使得電流更好地通過，並降低過熱的風險。」

這種製造方法，也稱為卷對卷激光誘導的超塑性（ roll-to-roll laser-induced superplasticity），採用了像高速印刷報紙所採用的那種滾印。這項技術可以在短暫的時間內，引發不同種金屬的「超塑性」行為。它通過高能激光噴丸，使得金屬流入滾印的納米特徵中，規避了成形極限。

（圖片來源：Ramses Martinez / 普渡大學）

價值

Martinez 表示：「未來，採用我們的技術卷對卷地製造設備，可以創造出覆蓋有能與光線交互並生成三維圖像的納米結構的觸摸屏，以及低成本地製造出更靈敏的生物感測器。」

關鍵字

卷對卷工藝、印刷電子、納米製造

參考資料

【1】https://www.purdue.edu/newsroom/releases/2018/Q3/future-electronic-components-to-be-printed-like-newspapers.html

【2】https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b00714

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