Печатная электроника может способствовать распространению умных, подключенных устройств — от бытовых приборов, которые общаются друг с другом, до медицинских диагностических датчиков, которые размещаются на теле, чтобы избежать инвазивных процедур. Но разнообразие печатных поверхностей является сложной задачей.
Существующие методы печати на панелях могут быть небезопасны для использования, например, на человеческой коже, или могут быть неприменимы для сложных текстур и форм. Теперь международная группа исследователей из Университета штата Пенсильвания (Pennsylvania State University) разработала недорогую технологию с низкой теплопередачей, которая позволяет печатать биоразлагаемую электронику на различных сложных геометрических формах и, возможно, на человеческой коже.
«Мы пытаемся обеспечить прямое изготовление интегральных схем свободной формы с трехмерной геометрией», — говорит Хуанью «Ларри» Ченг, профессор по развитию карьеры на факультете инженерии и механики университета. «Печать на сложных объектах может позволить в будущем сделать IoT таким, чтобы цепи соединяли различные объекты вокруг нас, будь то датчики умного дома, роботы, выполняющие сложные задачи вместе, или устройства, размещенные непосредственно на теле человека.»
Чтобы начать процесс печати, исследователи покрыли тонкую пленку чернилами из наночастиц цинка. Он был прикреплен к трафаретному покрытию на поверхности мишени. Затем ученые пропустили через пленку высокоэнергетический ксеноновый свет. В течение миллисекунд энергия этого света достаточно возбудила частицы, чтобы перенести их на новую поверхность через шаблон.
Новая поверхность, благодаря этому методу, может иметь сложную форму: напечатанные в процессе экспериментов объекты включали стеклянный стакан и морскую раковину. Перенесенный цинк образует проводящую электронную цепь, которая может быть приспособлена для использования в качестве датчика или антенны.
Этот метод, по сравнению с другими методами печати электроники, гораздо быстрее и экономичнее, поскольку не использует дорогостоящее оборудование, такое как вакуумные камеры, объясняет Ченг. Новая техника также может быть более экологичной.
Фактор биоразлагаемости также повышает безопасность устройств. Команда также изучает возможность преобразования напечатанных биоразлагаемых цинковых цепей в постоянные.
Теперь предстоит изучить, насколько методы печати могут быть масштабированы и стать более удобными для крупномасштабного производства. Оптимизация процедуры печати, а также печать на коже — для приложений мониторинга здоровья — также будет приоритетной задачей.
