فیلم کامپوزیت چاپ شده فناوری امروزه یکی از هیجان انگیزترین مرزها در علم مواد است که نشان دهنده یک تغییر اساسی در فلسفه طراحی مواد کاربردی و تولید محصولات الکترونیکی است. این تکنیک فقط در مورد ساخت قطعات الکترونیکی نیست. این در مورد استفاده از جوهرهای مواد کامپوزیتی پیشرفته برای ایجاد لایه های نازک با خواص چند منظوره خاص بر روی بسترهای انعطاف پذیر و کم هزینه است.
نوآوری در مواد: سفارشی کردن جوهرهای کاربردی
عملکرد یک فیلم کامپوزیت چاپ شده اساساً ریشه در طراحی دقیق جوهر کامپوزیت آن دارد. بر خلاف لایههای سنتی تک ماده، جوهرهای کامپوزیت به مهندسان اجازه میدهند تا اجزای عملکردی مختلف را در مقیاس نانو مخلوط و پراکنده کنند و عملکردهایی را به دست آورند که مطابقت با مواد یکپارچه دشوار است.
اثرات هم افزایی مواد کامپوزیتی
- رسانایی و انعطاف مکانیکی: به عنوان مثال، نانوسیم های نقره یا گرافن بسیار رسانا در یک پلیمر الاستومری پراکنده می شوند. فیلم کامپوزیتی رسانای حاصله حتی در صورت خم شدن و کشش مکرر مقاومت پایینی را حفظ می کند، که برای پوشیدنی ها و پوست الکترونیک ضروری است.
- سنجش و انتخاب: با قرار دادن نانوذرات اکسید فلزی یا مواد کربنی در یک ماتریس پلیمری، می توان حسگرهایی با گزینش پذیری و حساسیت بالا نسبت به گازها یا مولکول های زیستی خاص ساخت. ساختار و ترکیب این فیلمهای کامپوزیت را میتوان دقیقاً برای رفع نیازهای مختلف نظارت بر محیطزیست تنظیم کرد.
- عملکرد دی الکتریک: ترکیب ذرات سرامیکی با ثابت دی الکتریک بالا (مانند تیتانات باریم) در یک پلیمر با تلفات کم دی الکتریک می تواند خازن های انعطاف پذیر با عملکرد عالی برای دستگاه های ذخیره انرژی تولید کند.
این رویکرد "مبتنی بر فرمول بندی" به طور گسترده ای امکانات طراحی متریال را گسترش می دهد و این امکان را فراهم می کند فیلم کامپوزیت چاپ شده به طور همزمان دارای چندین عملکرد مانند رسانایی، حس کردن، ذخیره انرژی یا انتشار نور است.
تولید پایدار: حرکت به سوی عصر الکترونیک سبز
فیلم کامپوزیت چاپ شده فناوری به شدت با اهداف پایداری همسو است و مسیری سازگار با محیط زیست و اقتصادی تر برای تولید لوازم الکترونیکی ارائه می دهد.
کاهش هزینه و مصرف انرژی
تولید نیمه هادی های سنتی بر فرآیندهای خلاء پرهزینه و پر انرژی (مانند فوتولیتوگرافی و کندوپاش) و حکاکی شیمیایی مضر برای محیط زیست متکی است. در مقابل، فناوری چاپ عبارت است از:
- تولید مواد افزودنی: مواد فقط در جاهایی که لازم است رسوب میکنند و ضایعات مواد را به شدت کاهش میدهند.
- پردازش اتاق/دمای پایین: بسیاری از فرآیندهای چاپ را می توان در دمای محیط یا دمای پایین انجام داد که مصرف انرژی در طول تولید را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.
- تولید با مساحت بزرگ و رول به رول (R2R): فنآوریهای چاپ به راحتی در خطوط تولید R2R با حجم بالا و پیوسته مقیاسپذیر هستند و کارایی تولید را افزایش میدهند و هزینهها را بیشتر کاهش میدهند.
استفاده از مواد سازگار با محیط زیست
بسترهای انعطاف پذیر برای فیلم کامپوزیت چاپ شده می تواند از مواد زیست تخریب پذیر یا زیستی (مانند پلیمرهای مبتنی بر سلولز یا نشاسته)، همراه با جوهرهای غیر سمی یا قابل بازیافت استفاده کند. این امر ایجاد را تسهیل می کند سازگار با محیط زیست محصولات الکترونیکی، مانند پچ های تشخیصی پزشکی کوتاه مدت یا برچسب های بسته بندی هوشمند.
چشم انداز آینده: ایجاد رابط های هوشمند
به جلو نگاه کردن، فیلم کامپوزیت چاپ شده فناوری برای ایجاد «هوش محیطی» و «تعامل یکپارچه انسان و ماشین» کلید خواهد بود.
با چاپ چند لایه جوهرهای کامپوزیت عملکردی مختلف - مانند جوهرهای رسانا، جوهرهای نیمه هادی و جوهرهای مواد گسیلنده - بر روی یک فیلم، می توانیم موارد زیر را ایجاد کنیم:
- مدارهای انعطاف پذیر مجتمع: کل منابع انرژی، حسگرها، مدارهای منطقی و آنتن های ارتباطی که روی یک فیلم چاپ می شوند.
- سطوح تعاملی هوشمند: هر سطحی (دیوارها، مبلمان، لباس) را می توان از طریق فیلم های چاپ شده به یک رابط لمسی تعاملی یا یک نمایشگر پویا تبدیل کرد.
همانطور که پیشرفت در فرمولاسیون مرکب مرکب و دقت چاپ ادامه دارد، فیلم کامپوزیت چاپ شده آماده تبدیل شدن به یک فناوری توانمند حیاتی است که منجر به پذیرش گسترده اینترنت اشیا (IoT) و دستگاه های پزشکی شخصی شده می شود.
