說起打印技術，相信人們早已司空見慣。但利用光脈沖將電子電路打印在特定物體上呢？
賓夕法尼亞州立大學聯合國際研究團隊開發了一種在復雜不規則物體表面打印，并可以生物降解的電路技術。這項技術不僅實現了低溫絕熱且造價低廉。 研究團隊將這一發現《柔軟可變形傳感器在曲面上的保形制造》（Conformal manufacturing of soft deformable sensors on the curved surface）發表于Materials Today上。
雖然，目前對于可拉伸結構的保形電子產品與納米材料已經有過研究討論，但是在復雜物體表面上進行保形制造的研究并不多。賓夕法尼亞州立大學團隊的此項研究對現有保形和轉印等新穎打印制造技術領域進行了全面分析。
該論文的通訊作者，賓夕法尼亞州立大學工程科學與力學系工程科學與力學系職業發展教授程寰宇表示: “我們正試圖在三維幾何圖形上直接‘制造’電路，在此類復雜的物體上打印可以助力未來的物聯網發展，到那時電路可以連接我們周圍的各種物體，無論是智能家居傳感器、組隊執行復雜任務的機器人，亦或是嵌入人體的設備。”
在測試之初，研究團隊利用新納米粒子制作的油墨薄膜覆蓋在模板的覆蓋層上。隨后，研究員將高能氙光穿透過薄膜，僅用了幾毫秒，穿透薄膜的光“喚醒”了粒子，并且將它們通過模板轉移至新的物體表面上。
在實驗中，研究團隊還在玻璃杯和貝殼上進行了打印，結果發現就算物體表面很復雜，他們依舊可以通過轉移鋅打印出可以導電或當作天線使用的電子電路。
圖 | 實驗中利用脈沖光將電子電路打印在貝殼上（來源: 賓夕法尼亞州立大學)
近些年，為滿足全世界各地人們對電子產品的需求，各廠商可謂“各顯神通”。而當人們相繼更新迭代后，大多電子產品被廢棄至角落。據聯合國調查統計，每年被廢棄的電子產品至少有數百萬公斤，而這其中只有兩成左右可以被回收。隨著未來5G設備的普及和物聯網產業的發展，這些問題將越來越嚴重。
對此，程寰宇說道：“相較于其他傳統印刷技術，我們研發的這種方法無需使用如真空室一樣的昂貴設備，也不需要數小時的操作就能獲得足夠壓力。因此速度更快、成本更低、更可持續。我們的電子產品每兩年左右就要升級一次，這就造成了巨大的電子垃圾。在未來，如果我們的電子產品足夠綠色，比如，可以被沖進下水道，那么這些產品會對我們的環境有很大幫助。”
盡管目前已有各類油墨印刷用于保形電子產品，不過對于納米材料來說，仍有巨大的研發空間。并且，包括可降解材料等相關功能也非常值得被探索。
通過使用功能性墨水在各類基礎材料上印刷電子應用產品的理念將滿足低成本，綠色環保且安全攜帶的消費需求。因此，該領域的發展將不可限量。到目前為止，這種打印技術可以制造包括天線、太陽能電池、電容器和傳感器等設備。
研究團隊希望，未來將更優化技術流程和實現大規模生產，以便實現他們更高的目標——在人體肌膚上研發健康類應用。
（來源：Pixabay）
據研究團隊介紹，生物降解性這種設備的安全性同樣非常高。雖然傳統電子產品可以通過軟件加密等方式進行信息保護，但依然存在被破解和泄露的風險。在這方面，由于可降解電子產品可被物理破壞，破壞后數據信息將無法恢復，這不僅安全性更高，還會是該領域的巨大的優化和創新。
值得一提的是，通過這種打印技術未來或許能制造出可放置在身體上的醫療檢測傳感器。這種便攜式傳感器不僅可以長期監測人體脈搏、體溫、呼吸頻率、心臟、腸胃運動等生理信號，還可以提供遠程的醫療診斷解決方案。
或許，這將改變人體植入式的醫療程序，甚至顛覆現有醫療保健行業。
該團隊表示，未來還將研究如何通過該技術實現制造永久性電路。他們計劃，將銀質或銅質溶液滲入打印設備表面，鋅基電通過化學置換轉變為銀基電路或銅基電路。從理論角度，這讓永久性電路成為了可能。
不過，通過打印技術制造的電子設備仍在敏捷度、特殊配方的油墨等方面存在很大研發空間。此外，打印技術是否適用于人體肌膚或更復雜多樣的物體表面仍有許多研究要做。
