Uusia ulottuvuuksia printtielektroniikalle

Kaksi elektronisesti aktiivista johtoa, jotka on painettu suoraan sormelle, sytyttää onnistuneesti ledin, kun jännite kytketään niihin.

Duke-yliopiston sähköinsinöörit ovat suunnitelleet täysin yhdellä ajolla tulostettavan joustavan elektroniikan tekniikan, jota voidaan soveltaa herkillekin pinnoille kuten paperille tai ihmisen iholle.

Edistys voisi mahdollistaa tekniikat, kuten hyvä tarttuvuus, elektroniset tatuoinnit ja terveysasemalla valmistettavat laastarit joihin valitaan potilaskohtaisia bioantureita.

Nykyiset prittaustekniikat vaativat yleensä tulostimen ulkopuolisia työvaiheita, joten niitä ei voi valmistaa esimerkiksi suoraan iholle.

Professori Aaron Franklinin ja kemian professori Benjamin Wileyn kehittämä tekniikka voidaan tulostaa mihin tahansa substraattiin matalissa lämpötiloissa aerosolitulostimella.

Kokeissaan tutkijat tulostivat tekniikallaan sormen iholle pienen LED-valon ja toisessa kokeessa transistorin. Se tehtiin puolijohtavasta hiilinanoputkien nauhasta, kahdesta hopeisesta nanojohteesta, dielektrisestä kerroksesta kaksiulotteista heksagonaalista boorinitridiä ja hopeisesta hilaelektrodista.

Nykypäivän tekniikoilla ainakin yksi näistä vaiheista vaatisi substraatin poistamista tulostimesta lisäkäsittelyä varten.

Washingtonin yliopiston tutkijoiden johtama ryhmä on puolestaan suunnitellut ja testannut 3D-tulostetun metamateriaalin, joka pystyy manipuloimaan valoa kolmessa ulottuvuudessa nanomittakaavan tarkkuudella.

Tulosteita, joilla on tällainen tarkkuustaso valon ohjaukseen, voitaisiin käyttää paitsi nykyaikaisten optisten elementtien, kuten linssien tai heijastimien miniaturisointiin mutta myös uusien ideoiden toteuttamiseen.

Lisäksi optisten kenttien suunnittelu kolmiulotteisesti voisi mahdollistaa erittäin pienikokoisten syvyysantureiden luomisen autonomista autoilua ajatellen sekä näyttöjen optisille elementeille ja antureille virtuaalitodellisuuden näyttö-kuuloke laitteissa.

"Nyt demonstroidulla rakenteella ei todellakaan ole klassista analogiaa tavallisessa taittumiseen perustuvassa optiikassa, toteaa tutkimuksen vastaava kirjoittaja Arka Majumdar.

Tutkijaryhmä keksi käyttää optisen elementin suunnitteluun Mie-sirontateoriaa, mikä yksinkertaisti suunnittelu- ja simulaatioprosessia huomattavasti.

Mie-sironta kuvaa, kuinka tietyn aallonpituuden mukaiset valoaallot siroavat pallosta tai sylinteristä, jotka ovat kooltaan samanlaisia kuin optinen aallonpituus.

Aiheesta aiemmin:

3D-tulostuksella mekaanisia logiikkaportteja

Ihmiskehoon sulautettua elektroniikkaa