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中科院理化所研发出世界首台全自动液态金属个人电子电路打印机
送交者:  2014年09月29日20:49:19 于 [世界军事论坛] 发送悄悄话

中科院理化所研发出世界首台全自动液态金属个人电子电路打印机 

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 发表于 2014-4-15 11:39:10 | 只看该作者 回帖奖励
中科院理化所研发出世界首台全自动液态金属个人电子电路打印机

http://www.ipc.ac.cn/xwzx/kydt/201404/t20140411_4088708.html

经数年时间从基础研究到应用层面的持续推进,由刘静研究员带领的理化所科研团队在印刷电子学领域取得重大技术突破,研发出世界首台全自动液态金属个人电子电路打印机。其中,部分基础成果于近日发表于Nature出版集团旗下期刊Scientific Reports(论文链接)上,论文作者为郑义、何志祝、杨骏、刘静。同时,集合团队力量研发的面向个人终端用户的打印设备也已完成设计和制造,即将进入市场,参与研发的主要人员还包括杨阳、陈柏炜、金海岚、邓中山等。 

  迄今为止,传统电子电路的制造仍是一个耗时、耗材、耗能且会造成潜在环境污染的复杂工艺过程,大多只能在设备齐全、投资大的工厂进行。随时随地实现电子电路的直接打印是全球科学界与工业界的一个梦想,但存在巨大挑战,其中既有设备硬件的限制,也有来自高性能电子墨水的因素,更受到固有理论框架的制约。 

  液态金属打印机的发明和问世,在技术理念上完全改变了传统模式,打破了个人电子制造的技术瓶颈和壁垒,使得在极低成本下快速、随意地制作电子电路成为现实。应用该设备,即使没有任何电子学经验的个人甚至孩童也能通过电脑操控,短时内即可直接打印出从网上订制的电路图案并制作出自己的终端功能器件,一定程度上实现了电子硬件的直接下载。 

  在Scientific Reports这篇题为“Personal Electronics Printing via Tapping Mode Composite Liquid Metal Ink Delivery and Adhesion Mechanism”的论文中,研究小组攻克了制约液态金属打印技术在通向实用化道路中的一系列关键科学与技术问题,首次建立了一种全新原理的室温液态金属打印方法,通过集合了上下敲击式进墨、旋转及平动输运、转印乃至压印黏附到基底等复合过程在内的流体输运方式,解决了金属墨水表面张力高难以通过常规方法平稳驱动的难题,其中的印刷失稳机理也得以初步揭示,所获得的高度均一的打印精度和质量,已能满足当前大多数印刷电路板(PCB)的要求。最为关键的是,这一电子电路打印机已具有很高的性价比,批量制造后其成本将处于个人可承受范围内,这预示着电子制造正在步入平民化进程。为展示这一全新技术在广泛领域的价值,研究小组还探明了液态金属电子打印机在近10个方向上的开拓性应用,如复杂大面积柔性PCB、电学传感器、电子艺术、电子装饰、电子化建筑设计、人物肖像、电路单元、电子贺卡、电子图案乃至功能电子器件等的即时打印和制作。这种立等可取的个性化电子制造模式除了将对传统电子工程学带来观念性变革外,也将为科学与艺术、人文、教育、文化创意等的交叉融合创造全新的机遇。 

  以上成果的取得是理化所团队在长期实践中不断探索的结果。此前,为实现液态金属的全自动打印并发展具有普适意义的电子打印机,研究小组几乎穷尽了各种可能的打印原理如气压驱动、微接触印刷、丝网印刷、卷对卷印刷、热泡喷墨驱动、激光打印等,但所形成的机构或是无法驱动金属墨水,或是自动化程度不高,或是整套打印设备成本过于高昂而无法进入千家万户。正是基于对液态金属驱动机理的系统探索和反复尝试,融合了轻敲、旋转、压印等输运机理在内的复合式液态金属打印方法得以建立。 

  液态金属印刷电子学是崭新的学科前沿,由刘静研究员集合10余年来在液态金属领域的长期积累于国内外首次提出。为建立相应的理论与制造技术体系,团队围绕这一领域的基础和应用问题开展了大量深入细致的探索。2013年取得了一系列代表性工作:纸上印刷电路及液态金属3D打印技术、“梦之墨”技术、皮肤电路直接绘制技术、可植入式医疗电子在体3D打印、液态金属电子手写笔以及可在任意表面制造电路的雾化打印方法等,这些技术均因其开拓性在国际上产生较大反响,相继为众多知名科学媒体或刊物如MIT Technology Review, Chemistry World, Nature Asia, IEEE Spectrum, National Geographic Daily News, CCTV,中国科学报、人民日报等广泛评介,相应技术还受到众多国际、国内知名电子制造商的青睐。为适应未来对金属墨水日益增长的需求,研究小组还原创性地提出了旨在发现系列新型功能电子墨水的液态金属材料基因组研究计划,以推动这一领域的发展。 

  此次实用化全自动液态金属打印机的成功研制,开启了全新的电子电路制造模式。相应技术易于普及到家庭、办公室、学校、工厂乃至工业设计、艺术探索、文化创意等应用领域,是极具普适性和基础性的电子制造工具。



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  实现了原意: 印刷电路板  /无内容 - 老弄堂 09/30/14 (157)
    是打印,不是印刷。印刷用模版翻制,打印没有模板。  /无内容 - 老朽 09/30/14 (166)
    PCB设计制作己向芯片模式靠拢的趋势, 插件或嵌入式器件为主  /无内容 - hwang2k 09/30/14 (134)
    薄膜PCB早就有也是趋势,SMT中:高温塑料+低温焊膏  /无内容 - 老朽 09/29/14 (169)
      给我一个工业产品(非实验室产品)中薄膜PCB的例子?  /无内容 - shanghai1228 09/29/14 (179)
        没试试拆个手机看看?  /无内容 - 老朽 09/29/14 (154)
          嗯,最好是拆个高档照相机。一定大涨见识。  /无内容 - 老朽 09/29/14 (141)
          在电子行业打拼NN年,手机会没有拆过。我寻思着你可能把 - shanghai1228 09/29/14 (249)
            硬板PCB实际也是多层软板粘在一起的多层线路PCB。  /无内容 - 老朽 09/29/14 (155)
              芯片能安中间吗?这么说吧PCB不管几层,没有一定硬度无法安片 - shanghai1228 09/29/14 (213)
                薄膜有一定刚度滴。SMT时加小小真空吸附固定。你懂得  /无内容 - 老朽 09/29/14 (172)
                  是的,这个就是8层薄膜PCB板,表面作了沉金处理。  /无内容 - ha_ha 09/29/14 (190)
                    图片 - ha_ha 09/29/14 (325)
                  连硬板PCB的刚度都不一定够,所以我在PCB送工厂的时候, - shanghai1228 09/29/14 (279)
                    落后的美国也许没听说FPC这个名词,在其上搞SMT更不可行  /无内容 - 老朽 09/29/14 (200)
                      FPC是这样的, - shanghai1228 09/29/14 (236)
                        说的正是FPC上贴片的事。另:点05毫米的精度打工妹焊不来  /无内容 - 老朽 09/30/14 (161)
                          0.5mm不就是SSOP嘛,别说打工妹了,我都能焊. - shanghai1228 09/30/14 (184)
                            0.05mm - 也是明眼人 09/30/14 (139)
                    听你这么一说,才知道原来美国SMT这块如此落后不堪!  /无内容 - 老朽 09/29/14 (160)
                      行内人对话几句就能摸底,你明显不是圈内,再争下去就为争而争了 - shanghai1228 09/29/14 (257)
                    有200℃的焊锡膏  /无内容 - 老朽 09/29/14 (148)
            打拼NN年? 手机触摸屏就有。  /无内容 - ha_ha 09/29/14 (169)
              LOL, 一边呆着去。  /无内容 - shanghai1228 09/29/14 (215)
                井蛙, 这是俺几个月前帮朋友更换的三星触摸屏。 - ha_ha 09/30/14 (237)
                  嗯。这是货真价实的FPC上面贴片。贴的是正儿八经的IC  /无内容 - 老朽 09/30/14 (148)
          打印头那个算不算?  /无内容 - 也是明眼人 09/29/14 (164)
  焊接性能如何?  /无内容 - ha_ha 09/29/14 (137)
    焊接性能应该是该金属涂料/粉的一个重要指标。  /无内容 - 老朽 09/29/14 (136)
    也可能是超细金属粉末悬浮液+快干树脂涂料替代打印墨水。  /无内容 - 老朽 09/29/14 (137)
      总之,该团队花恁多钱搞的这个创新,技术门槛肥肠低。  /无内容 - 老朽 09/29/14 (131)
        中国有的是钱。花在这方面比买美国国债强。  /无内容 - shanghai1228 09/29/14 (155)
          完全是牛头不对马嘴的两码事!你的思维方法有点那啥。。。。  /无内容 - 老朽 09/29/14 (139)
            我以为你在暗示国家浪费钱呢,我不过指出浪费钱也有好浪费坏浪费  /无内容 - shanghai1228 09/29/14 (158)
        !  /无内容 - sjtu 09/29/14 (145)
  顶。  /无内容 - switch 09/29/14 (134)
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