夢之墨實現(xiàn)印刷電子新突破 電路也可個人定制印刷
【快印客導(dǎo)讀】近日，由中科院理化研究所研究員、清華大學(xué)教授劉靜帶領(lǐng)的團隊獨家研發(fā)夢之墨,夢之墨技術(shù)在常溫下即可直接印制出各種薄膜乃至三維結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)將金屬流體直接寫在塑料、紙張等基底上，解決了電子制造的問題。夢之墨為個人電路設(shè)計帶來了全新機會。
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制作一個有特殊光電顯示效果的杯子，杯身上需要印制彎彎曲曲的電路，這在以往是需要費上九牛二虎之力、投入復(fù)雜工藝才能完成的事情。現(xiàn)在變得簡單多了，用戶只需利用特殊的電子筆直接將所需電路繪制上去并予以封裝即可。技術(shù)的關(guān)鍵在于采用液態(tài)金屬做墨水，來繪制或印刷電路。由中科院理化研究所研究員、清華大學(xué)教授劉靜帶領(lǐng)的團隊，在印刷電子學(xué)領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。
夢之墨實現(xiàn)技術(shù)突破
早在10余年前，劉靜就意識到液態(tài)金屬研究的重大價值，帶領(lǐng)團隊開展了相應(yīng)基礎(chǔ)與應(yīng)用探索。通過多年的積累，先后取得了一系列首創(chuàng)性成果，如用于高性能計算機的室溫金屬流體芯片冷卻技術(shù)等。近年來，劉靜帶領(lǐng)團隊從基礎(chǔ)原理到樣機研制乃至產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)，著手開拓液態(tài)金屬在印刷電子行業(yè)的應(yīng)用。
實現(xiàn)將金屬流體直接寫在塑料、紙張等基底上，是解決電子制造問題的關(guān)鍵。“我們一開始嘗試的時候，液態(tài)金屬墨水一旦寫到基底上就會團聚到一起，后來發(fā)現(xiàn)，原因在于材料與基底之間的相互作用。這一度成為十分難以解決的問題?！眲㈧o告訴《中國新聞出版報》記者。技術(shù)上遇到的障礙唯有通過厚積薄發(fā)才能掃除。經(jīng)過反復(fù)嘗試，團隊成員對材料進(jìn)行了一次次改性，所遇到的界面黏附性問題最終得以成功解決。有意思的是，這一液態(tài)金屬電子直寫技術(shù)(Direct wRiting of Electronics through Alloy and Metal Ink)的英文縮寫后被命名為夢之墨(DREAM-Ink)，在很大程度上反映了業(yè)界對這種技術(shù)的夢寐以求。
基于納米材料、石墨烯等的傳統(tǒng)電子油墨存在配制工藝復(fù)雜、電阻率高等缺憾。夢之墨技術(shù)則在常溫下即可直接印制出各種薄膜乃至三維結(jié)構(gòu)。“目前，技術(shù)瓶頸得到了一定程度的克服，接下來圍繞這種印刷電子如何解決生活中的問題，并將其與大眾的生活和工作關(guān)聯(lián)起來，乃至輻射到相關(guān)行業(yè)，是實驗室正在著手突破的問題?！眲㈧o表示。
電路也可個人定制印刷
夢之墨為個人電路設(shè)計帶來了全新機會。傳統(tǒng)印刷電子行業(yè)主要服務(wù)于有大批量制作需求的客戶，個人用戶一般難以承受較高的成本，個性化定制需求不易滿足。實現(xiàn)了“所見即所得”的夢之墨技術(shù)為個人用戶帶來諸多好處?！霸囅?，設(shè)計電路時，在平板上用直尺一畫、一封裝就制作出所需電路，這樣的工具一旦擴展下去，對于開設(shè)電子工程專業(yè)的學(xué)校以及工業(yè)設(shè)計來說，無疑會帶來較大的便利?！眲㈧o說。
傳統(tǒng)的電子制造過程往往是一個耗材、耗能及耗水的繁瑣過程。如今，夢之墨技術(shù)的發(fā)明，讓個性化制造印刷電路成為可能。為進(jìn)一步讓夢想照進(jìn)現(xiàn)實，劉靜和他的團隊前期研制出了功能電子電路桌面式3D打印系統(tǒng)原型機，已能實現(xiàn)室溫下直接生成紙基功能電子電路。這樣的設(shè)備不僅有利于傳統(tǒng)印刷包裝領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)即時電子制造，也能幫助更廣泛領(lǐng)域的用戶實現(xiàn)個性定制。“可以預(yù)計的是，今后普通用戶或家庭書桌旁邊均有望擁有一臺電子打印設(shè)備，而研發(fā)人員可以根據(jù)這種設(shè)備設(shè)計出用戶軟件，如同當(dāng)前在蘋果商店里下載的APP一樣。但不同的是，用戶下載到所需電子電路圖后，可以利用液態(tài)金屬打印機自行打印出自己的器件來，從而使得制造電子設(shè)備變成人人都能做到的事情?！眲㈧o如是暢想道。為推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，他正帶領(lǐng)團隊著力實現(xiàn)打印機的全自動化和低成本化。
未來應(yīng)用前景廣闊
“對于傳統(tǒng)行業(yè)會帶來變革，對于新領(lǐng)域的影響會更加廣泛?！眲㈧o認(rèn)為夢之墨未來的應(yīng)用前景十分廣闊。
劉靜表示，從近期看，柔性印刷電路是一個很大的行業(yè)，夢之墨在個性化、快速制造等方面有成長空間，個人電子制造得到發(fā)揮之余，教育、創(chuàng)意領(lǐng)域的個性化需求也都能得到滿足。從中期看，夢之墨及相關(guān)技術(shù)可用于制作更加復(fù)雜的電子電路，同時通過與一些關(guān)聯(lián)技術(shù)結(jié)合，可為關(guān)鍵領(lǐng)域的突破提供力量。從長期來看，未來可充分發(fā)展多墨水打印技術(shù)并不斷提升制造精度，實現(xiàn)微米量級、納米量級的打印，以及基材和電子電路同步打印，用戶得到的將是一個完整的功能電子器件。
印刷電子的應(yīng)用領(lǐng)域極為廣闊，可以預(yù)見的是，夢之墨技術(shù)在電子信息、能源和醫(yī)療健康技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用，將會不斷促成一系列開拓性成果的取得。
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