這種所謂的“可成形性極限(Formability Limit)”阻礙我們以納米級(jí)分辨率高速加工材料。
普渡大學(xué)的研究人員通過一種新的規(guī)?;圃旆椒ń鉀Q了這兩個(gè)問題——粗糙度和低分辨率——這種方法使得借助傳統(tǒng)的二氧化碳激光器制作納米級(jí)光滑金屬線路成為可能,二氧化碳激光器在工業(yè)切割和雕刻中已經(jīng)非常常見。
“像印刷報(bào)紙一樣印刷微小金屬電子器件可以使它們更加平滑。這種表面光滑的電子器件的過熱風(fēng)險(xiǎn)很低,可以更好地通過電流”馬丁內(nèi)斯說。
這種制造方法稱為基于激光誘導(dǎo)超塑性的卷對(duì)卷加工工藝(Roll to Roll laser-induced superplasticity),它使用像高速打印報(bào)紙用的滾動(dòng)壓模版(Rolling Stamp)。該技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)通過應(yīng)用高能激光照射誘導(dǎo)出各種金屬的“超塑性”,這使得金屬能夠流入滾動(dòng)壓模版的具有納米級(jí)特征的圖案內(nèi)– 這就繞過了“可成形性極限”。
“在未來,使用我們這項(xiàng)基于卷對(duì)卷工藝制造設(shè)備的技術(shù),可以生產(chǎn)制造覆蓋納米結(jié)構(gòu)的觸摸屏,該納米結(jié)構(gòu)能夠與光相互作用并生成3D圖像。當(dāng)然,這項(xiàng)技術(shù)還可以經(jīng)濟(jì)高效地制造更靈敏的生物傳感器,“Martinez說。
基于激光誘導(dǎo)超塑性的卷對(duì)卷(Roll to Roll laser-induced superplasticity)工藝制程是一種新的制造方法,可用于印刷制造超快速納米量級(jí)的電子器件。
來源:普渡大學(xué),Ramses Martinez
這種新的制造技術(shù)使用類似于報(bào)紙印刷領(lǐng)域常用的卷對(duì)卷工藝,可以制作出更光滑、更柔軟的用于生產(chǎn)高速電子器件的金屬線路。
由普渡大學(xué)研究人員開發(fā)出的這種低成本工藝,結(jié)合了現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)中用于規(guī)?;饘偌庸さ墓ぞ吆头椒?。研發(fā)人員使用了類似于報(bào)紙印刷的卷對(duì)卷印刷工藝,憑借該工藝的速度和精度,克服了電子產(chǎn)品制造過程中的許多困難。相比于現(xiàn)在,這種工藝大大提升了電子器件的生產(chǎn)速度。
手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦和許多其他電子設(shè)備依靠其內(nèi)部的金屬線路來實(shí)現(xiàn)信息的高速處理。目前的金屬線路制作方法一般都是通過把薄薄的液態(tài)金屬液滴透過一張具有目標(biāo)線路形狀的光罩來形成金屬線路的,這有點(diǎn)像在墻壁上涂鴉。
“然而問題是,這種技術(shù)制作出的金屬線路,其表面非常粗糙,這會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備更快地升溫,進(jìn)而更快地耗盡電池,”工業(yè)工程和生物醫(yī)學(xué)工程助理教授馬丁內(nèi)斯說。
另外,未來的高速電子器件還需要更小的金屬組件,制造納米級(jí)別更小的金屬組件要求更高的分辨率。
“制作越來越小形狀的金屬組件需要具有越來越高分辨率的模具,直到納米量級(jí)尺寸,”馬丁內(nèi)斯說。“再者,納米技術(shù)的最新進(jìn)展也需要我們對(duì)尺寸甚至比制成它們的顆粒更小的金屬進(jìn)行圖案化,這就像制造比沙粒更小的沙堡?!?/p>