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2024-06-16 | 科技島

新3D列印技術實現電子裝置與微流體整合


新3D列印技術實現電子裝置與微流體整合


從傳統2D到3D微流體結構的轉變是微流體技術的重大進步,為科學和工業應用帶來了好處。這些3D系統在填充液態金屬等導電材料時,能透過並行操作和軟彈性體網路提高吞吐量,進而實現微流體和電子裝置的整合。


編譯/高晟鈞




從傳統2D到3D微流體結構的轉變是微流體技術的重大進步,為科學和工業應用帶來了好處。這些3D系統在填充液態金屬等導電材料時,能透過並行操作和軟彈性體網路提高吞吐量,進而實現微流體和電子裝置的整合。





新3D列印技術實現電子裝置與微流體整合
新加坡科技大學的研究團隊這項研究解決了3D列印的諸多短板,成功將微流體與電子設備進行整合,對動了微流體技術的進步。(圖/截取自TechXplore)



然而,傳統方法(例如需要無塵室設施的軟光刻製造)在實現全自動3D互連微通道方面存在局限性,這些方法涉及的手動程序,包括聚二甲基矽氧烷(PDMS)成型和層間排列,阻礙了微流控裝置生產的自動化潛力。




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3D列印的潛力




3D列印是一種相當具有潛力的替代方案,包括:立體光刻設備(Stereolithography Apparatus)和數位光處理(Digital light processing)等光聚合技術,都能夠創建複雜的微通道。




雖然光聚合技術可以實現柔性設備,但在光列印過程中整合電子元件等外部組件仍存在挑戰,例如如何找到能夠平衡組件嵌入柔軟性和結構完整性的堅固墨水,以實現具有嵌入式功能的完全列印、互連的微流體設備。




創新技術




截至目前為止,現有的3D列印技術尚未同時實現:直接列印出無需支撐材料或後續處理的互連多層微通道;以及列印過程中與電子元件的整合。




新加坡科技大學的研究團隊,成功將直接墨水書寫(Direct Ink Writing)的設定進行了優化,為矽酮密封膠創建無支撐的中空結構,確保擠壓結構不會塌陷,以製造層間具有通孔的互連多層微通道。這對於無線通訊天線等通常需要這種微通道(和電線)幾何形狀的電子設備至關重要。




另一項挑戰是在3D列印過程中將電子元件整合到微通道中,這對於立即固化的樹脂來說是很難實現的。對此,研究團隊利用逐漸固化的樹脂來嵌入和固定小型電子元件(例如 RFID 標籤和 LED 晶片)。當液態金屬透過通道灌注時,這些元件與微通道的自動排列允許組件與電線的自動組裝。




這項研究解決了3D列印的諸多短板,成功將微流體與電子設備進行整合,對動了微流體技術的進步。




資料來源:TechXplore



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