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激光诱导超塑性滚转纳米成形:像印刷报纸一样快速制造高精度电子元件

日期:2018年07月24日15:40  点击次数:0 次 广东省材料研究学会

     金属的激光诱导超塑性滚转纳米成形是一种使用类似于报纸印刷工艺的新制造技术,可以用金属制造出更光滑、更灵活的高精度电子器件。


      最近,由美国普渡大学(Purdue University)的研究人员开发的低成本制造技术,利用了工业上已经大规模使用的金属制造工具,同时实现了滚印报纸的速度和精度,能够快速制造高精度的电子器件,如CPU。
 


      激光诱导超塑性滚转纳米成型,一种新的制造方法,可以在纳米级印刷金属,实现制造超快的电子器件。图片来源:拉姆斯•马丁内斯,普渡大学


      手机、笔记本电脑、平板电脑和其他许多电子产品都依赖于内部的金属电路来高速处理信息。目前的制造技术倾向于用以下方法制造这些电路:让薄薄的液态金属通过电路形状的模板,然后像在墙上喷涂涂鸦一样形成电路。


      普渡大学工业工程和生物医学工程助理教授拉姆斯•马丁内斯表示:“这种制造技术制作的金属电路表面通常比较粗糙,使我们的电子设备更快地产热,加快耗尽电池能量。”


      未来的超快电子设备还将需要更小的金属部件,需要更高分辨率的技术来制造这些纳米尺寸的产品。


      拉姆斯•马丁内斯说:“制造形状越小的金属电路,需要使用更高分辨率的模具,现在的分辨率要求已经达到纳米级别。加上纳米技术发展迅速,要求我们设计出尺寸比晶粒更小的金属模型。这就像建造一座比一粒沙子还要小的沙堡。”


      这个就是所谓的“成形极限”,限制了以纳米级分辨率快速制造材料的能力。


      普渡大学的研究人员已经用一种新的大规模制造方法解决了粗糙和低分辨率这两个问题,这种方法可以利用传统的二氧化碳激光器在纳米尺度上形成光滑的金属电路,并且这种激光技术已经在工业切割和雕刻中很常见。


      拉姆斯•马丁内斯表示:“像印刷报纸一样印刷微小的金属部件,它们将更加光滑。这使得电流能够更好地流动,降低过热的风险。”
 


普渡大学的研究人员开发了一种新技术,可以打印像报纸这样的金属,使它们更加光滑和布局更加灵活,从而改善电流在金属电路中的流动情况。图片来源:拉美西斯•马丁内斯,普渡大学


      这种制造方法被称为激光诱导超塑性滚转纳米成型,它采用的是类似高速印刷报纸时使用的那种滚动压印技术。这种技术可以在短时间内通过高能激光激发不同金属的“超弹性”行为,从而使金属能够突破成形极限流动到滚动压印的纳米尺度线路中,最终形成金属电路。


      拉姆斯•马丁内斯表示:“我们的技术将来可以用来制造覆盖着纳米结构的触摸屏,使之能够与光相互作用并生成3D图像。也可以用来制作成本效益更高的生物传感器。”


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