2024年10月24日，據(jù)資源庫了解，麻省理工學(xué)院（MIT）的研究人員在電子制造領(lǐng)域取得一項(xiàng)重要進(jìn)展：他們利用全3D打印技術(shù)，制作出了不需要半導(dǎo)體材料的有源電子設(shè)備器件。這一突破性研究發(fā)表在新一期《虛擬與物理原型》雜志上，為將來的電子制造開辟了新途徑。

團(tuán)隊(duì)使用普通的3D打印機(jī)和成本低廉、可生物降解的材料，打印了這些無半導(dǎo)體器件。雖然這些器件性能還不足以與傳統(tǒng)半導(dǎo)體晶體管相比，但它們已能執(zhí)行一些基本的控制任務(wù)，比如調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的速度。

實(shí)驗(yàn)過程中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)摻雜銅納米顆粒的聚合物細(xì)絲具有一種特別的現(xiàn)象：當(dāng)通過大電流時(shí)，材料會(huì)表現(xiàn)出顯著的電阻增加；而一旦停止供電，其電阻又迅速恢復(fù)到初始狀態(tài)。這一特性使得工程師能夠制造類似晶體管的開關(guān)，而晶體管通常與硅等半導(dǎo)體材料相關(guān)。

研究團(tuán)隊(duì)還嘗試用其他 3D 打印材料復(fù)現(xiàn)這一現(xiàn)象，比如摻雜碳、碳納米管和石墨烯的聚合物材料，但最終未能找到另一種可以實(shí)現(xiàn)這種可復(fù)位保險(xiǎn)絲功能的可打印材料。

研究人員推測，當(dāng)這種材料被電流加熱時(shí)，內(nèi)部的銅顆粒會(huì)分散開，從而導(dǎo)致電阻急劇上升；當(dāng)材料冷卻后，銅顆粒再次聚集，電阻恢復(fù)。此外，聚合物基材在加熱時(shí)從結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)，冷卻后又重新結(jié)晶，這種現(xiàn)象被稱為聚合物正溫度系數(shù)效應(yīng)。

研究團(tuán)隊(duì)利用這一現(xiàn)象，成功實(shí)現(xiàn)了一步打印出可用于構(gòu)建無半導(dǎo)體邏輯門的開關(guān)。這些設(shè)備由細(xì)薄的摻銅聚合物3D打印線條構(gòu)成，內(nèi)部交叉的導(dǎo)電區(qū)域使研究人員能夠通過控制輸入電壓來調(diào)節(jié)電阻。此外，這種聚合物線材還可以摻入其他材料，例如磁性微粒，從而賦予設(shè)備更多功能。

未來，研究團(tuán)隊(duì)希望利用這項(xiàng)技術(shù)打印出功能齊全的電子設(shè)備。他們的目標(biāo)是通過擠出3D打印技術(shù)制造出一個(gè)完全工作的磁動(dòng)機(jī)。此外，他們還計(jì)劃進(jìn)一步優(yōu)化工藝，制造更加復(fù)雜的電路，并探索這些設(shè)備的性能極限。

2024年10月24日，據(jù)資源庫了解，麻省理工學(xué)院（MIT）的研究人員在電子制造領(lǐng)域取得一項(xiàng)重要進(jìn)展：他們利用全3D打印技術(shù)，制作出了不需要半導(dǎo)體材料的有源電子設(shè)備器件。這一突破性研究發(fā)表在新一期《虛擬與物理原型》雜志上，為將來的電子制造開辟了新途徑。

團(tuán)隊(duì)使用普通的3D打印機(jī)和成本低廉、可生物降解的材料，打印了這些無半導(dǎo)體器件。雖然這些器件性能還不足以與傳統(tǒng)半導(dǎo)體晶體管相比，但它們已能執(zhí)行一些基本的控制任務(wù)，比如調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的速度。

實(shí)驗(yàn)過程中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)摻雜銅納米顆粒的聚合物細(xì)絲具有一種特別的現(xiàn)象：當(dāng)通過大電流時(shí)，材料會(huì)表現(xiàn)出顯著的電阻增加；而一旦停止供電，其電阻又迅速恢復(fù)到初始狀態(tài)。這一特性使得工程師能夠制造類似晶體管的開關(guān)，而晶體管通常與硅等半導(dǎo)體材料相關(guān)。

研究團(tuán)隊(duì)還嘗試用其他 3D 打印材料復(fù)現(xiàn)這一現(xiàn)象，比如摻雜碳、碳納米管和石墨烯的聚合物材料，但最終未能找到另一種可以實(shí)現(xiàn)這種可復(fù)位保險(xiǎn)絲功能的可打印材料。

研究人員推測，當(dāng)這種材料被電流加熱時(shí)，內(nèi)部的銅顆粒會(huì)分散開，從而導(dǎo)致電阻急劇上升；當(dāng)材料冷卻后，銅顆粒再次聚集，電阻恢復(fù)。此外，聚合物基材在加熱時(shí)從結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)，冷卻后又重新結(jié)晶，這種現(xiàn)象被稱為聚合物正溫度系數(shù)效應(yīng)。

研究團(tuán)隊(duì)利用這一現(xiàn)象，成功實(shí)現(xiàn)了一步打印出可用于構(gòu)建無半導(dǎo)體邏輯門的開關(guān)。這些設(shè)備由細(xì)薄的摻銅聚合物3D打印線條構(gòu)成，內(nèi)部交叉的導(dǎo)電區(qū)域使研究人員能夠通過控制輸入電壓來調(diào)節(jié)電阻。此外，這種聚合物線材還可以摻入其他材料，例如磁性微粒，從而賦予設(shè)備更多功能。

未來，研究團(tuán)隊(duì)希望利用這項(xiàng)技術(shù)打印出功能齊全的電子設(shè)備。他們的目標(biāo)是通過擠出3D打印技術(shù)制造出一個(gè)完全工作的磁動(dòng)機(jī)。此外，他們還計(jì)劃進(jìn)一步優(yōu)化工藝，制造更加復(fù)雜的電路，并探索這些設(shè)備的性能極限。