Новый метод печати с использованием тумана создают точные схемы на 3D-поверхностях

18.09.2026
Система струйной печати, используемая для нанесения электронных материалов.

Система аэрозольной струйной печати, используемая для нанесения электронных материалов. Университет Шеффилда

Новая технология печати позволяет наносить электронные схемы непосредственно на изогнутые и трехмерные поверхности, открывая путь к созданию датчиков и другой электроники, которую невозможно изготовить с помощью традиционных плоских технологий.

Работа выполнена исследовательской группой под руководством Итана Секора, доцента кафедры машиностроения в Университете штата Айова и соучредителя стартапа Contour Circuits. Команда разрабатывает способы использования струйной печати для высокоточного нанесения электронных материалов на сложные поверхности.

В отличие от обычного струйного принтера, при аэрозольной струйной печати жидкие чернила превращаются в мелкий туман. Поток газа переносит аэрозоль через сопло, позволяя системе печатать узоры размером от 10 до 100 микрон. Сейчас исследователи объединяют этот процесс печати с робототехникой, программным обеспечением и мониторингом в режиме реального времени, чтобы контролировать нанесение схем на изогнутые поверхности.

Печать схем на изогнутых поверхностях

Одна из систем команды оснащена аэрозольным струйным принтером, установленным на шарнирно-сочленённом роботе. Такая установка позволяет соплу перемещаться по неплоским поверхностям, но при этом возникают новые сложности с позиционированием и планированием движения. Цель состоит в том, чтобы сделать процесс достаточно точным для создания надежных электронных схем на сложных трехмерных поверхностях.

«Сейчас меня больше всего вдохновляет конформная печать, — сказал Секор. — В ближайшие два-три года мы будем активно работать в этом направлении. Мы будем стремиться к разработке приложений для этой технологии».

Потенциальные области применения включают энергетику, здравоохранение, производство, аэрокосмическую отрасль, связь и безопасность.

Повышение прочности печатной электроники

Надежность также зависит от того, сможет ли печатная электроника продолжать работать после производства. Компания Secor изучает новые материалы для чернил, способные выдерживать экстремальные условия, в том числе перепады температур, возникающие в космосе.

Исследование проводится при поддержке недавнего гранта Национального научного фонда США. Команда особенно интересуется сбоями, возникающими при соединении полупроводников на основе кремния с более крупными электронными схемами.

«Электронные системы, способные функционировать в экстремальных условиях, крайне важны для энергетики, инфраструктуры, аэрокосмической и космической отраслей», — написали исследователи в кратком описании проекта.

NASA также поддерживает усилия по коммерциализации. Компания Contour Circuits, основанная Секором и его бывшим аспирантом Джереми Рурупом, получила контракт на передачу технологий малому бизнесу на сумму 150 000 долларов для развития технологии.

Компания ведет свою работу в совместной лаборатории Роя Дж. Карвера в кампусе Университета штата Айова. Команда также изучает способы печати нескольких материалов в рамках одного процесса осаждения. Секор сравнивает эту концепцию с переходом от черно-белой печати к печати в оттенках серого, когда состав печатаемого материала может варьироваться в зависимости от поверхности.

Это может дать инженерам больший контроль над электрическими и физическими свойствами печатных компонентов.

От чернил до работающего оборудования

Интерес Секора к печатной электронике возник во время учебы в аспирантуре Северо-Западного университета, где он сначала работал над графеновыми чернилами. Позже его исследования расширились и охватили гибкую электронику, электронику на основе жидких металлов, микросуперконденсаторы и литий-ионные аккумуляторы.

Со временем он начал создавать и модифицировать печатное оборудование, а не полагаться только на коммерчески доступные системы.

«Я научился собирать принтер, и это открыло для меня множество направлений исследований, — сказал Секор. — Теперь мы сами собираем и настраиваем оборудование. Поэтому, пока другие исследовательские группы работают с «черным ящиком», мы можем вскрыть его, понять, как он работает, и усовершенствовать его».

Информация взята с: Interesting Engineering

Комментарии:

Пока комментариев нет. Станьте первым!