這種新的製造技術使用類似於報紙印刷領域常用的卷對卷工藝, 可以製作出更光滑, 更柔軟的用於生產高速電子器件的金屬線路.
由普渡大學研究人員開發出的這種低成本工藝, 結合了現有工業生產中用於規模化金屬加工的工具和方法. 研發人員使用了類似於報紙印刷的卷對卷印刷工藝, 憑藉該工藝的速度和精度, 克服了電子產品製造過程中的許多困難. 相比於現在, 這種工藝大大提升了電子器件的生產速度.
手機, 筆記型電腦, 平板電腦和許多其他電子設備依靠其內部的金屬線路來實現資訊的高速處理. 目前的金屬線路製作方法一般都是通過把薄薄的液態金屬液滴透過一張具有目標線路形狀的光罩來形成金屬線路的, 這有點像在牆壁上塗鴉.
'然而問題是, 這種技術製作出的金屬線路, 其表面非常粗糙, 這會導致電子設備更快地升溫, 進而更快地耗盡電池, ' 工業工程和生物醫學工程助理教授馬丁內斯說.
另外, 未來的高速電子器件還需要更小的金屬組件, 製造納米級別更小的金屬組件要求更高的解析度.
'製作越來越小形狀的金屬組件需要具有越來越高解析度的模具, 直到納米量級尺寸, ' 馬丁內斯說. '再者, 納米技術的最新進展也需要我們對尺寸甚至比製成它們的顆粒更小的金屬進行圖案化, 這就像製造比沙粒更小的沙堡. '
這種所謂的 '可成形性極限 (Formability Limit) ' 阻礙我們以納米級解析度高速加工材料.
普渡大學的研究人員通過一種新的規模化製造方法解決了這兩個問題——粗糙度和低解析度——這種方法使得藉助傳統的二氧化碳雷射器製作納米級光滑金屬線路成為可能, 二氧化碳雷射器在工業切割和雕刻中已經非常常見.
'像印刷報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險很低, 可以更好地通過電流' 馬丁內斯說.
這種製造方法稱為基於雷射誘導超塑性的卷對卷加工工藝 (Roll to Roll laser-induced superplasticity) , 它使用像高速列印報紙用的滾動壓模版 (Rolling Stamp) . 該技術可以在短時間內通過應用高能雷射照射誘導出各種金屬的 '超塑性' , 這使得金屬能夠流入滾動壓模版的具有納米級特徵的圖案內– 這就繞過了 '可成形性極限' .
'在未來, 使用我們這項基於卷對卷工藝製造設備的技術, 可以生產製造覆蓋納米結構的觸摸屏, 該納米結構能夠與光相互作用並生成3D映像. 當然, 這項技術還可以經濟高效地製造更靈敏的生物感測器, 'Martinez說.