Дослідники Університету штату Айова розробляють інноваційну технологію, яка дозволяє наносити електронні схеми безпосередньо на тривимірні та вигнуті поверхні. Ця розробка відкриває нові можливості для створення датчиків та компонентів, які неможливо виготовити за допомогою традиційних плоских виробничих методів.
Як працює аерозольний друк на складних поверхнях
На чолі проєкту стоїть Ітан Секор, доцент кафедри машинобудування та співзасновник стартапу Contour Circuits. Його команда використовує аерозольний струменевий друк — процес, при якому рідке чорнило перетворюється на тонкий туман, а потік газу переносить його через сопло з дуже високою точністю.
На відміну від звичайних принтерів, аерозольний друк здатен наносити електронні матеріали розміром від 10 до 100 мікронів на нерівні поверхні. Дослідники поєднали цю технологію з робототехнікою та системами моніторингу в реальному часі, щоб контролювати нанесення схем на складні форми. Система встановлена на роботизованій руці з кількома ступенями свободи, що дозволяє соплу рухатися по вигнутим поверхням.
Потенціал та практичне застосування
Перспективи використання цієї технології охоплюють:
- енергетику та інфраструктуру
- медичні пристрої
- аерокосмічні та космічні застосування
- телекомунікаційне обладнання
- системи безпеки
Один із ключових напрямків досліджень — розробка матеріалів для аерозольного друку, які здатні працювати в екстремальних умовах. Команда Секора особливо зосереджена на створенні електроніки, стійкої до температурних коливань, характерних для космосу.
Підтримка та розвиток проєкту
Національний науковий фонд США надав грант на підтримку досліджень. Крім того, NASA підтримує комерціалізацію технології. Компанія Contour Circuits, заснована Секором і його колишнім аспірантом Джеремі Рарупом, отримала контракт Small Business Technology Transfer на $150 000 для подальшого розвитку. Робота ведеться в Roy J. Carver Co-Laboratory на території Університету штату Айова.
Команда досліджує можливість друку кількох матеріалів одночасно в межах одного процесу нанесення. Це дозволило б змінювати склад надрукованого матеріалу на різних ділянках поверхні, надаючи інженерам більший контроль над електричними та фізичними властивостями компонентів.
Секор почав займатися друкованою електронікою під час навчання в аспірантурі Північно-Західного університету, працюючи з графеновими чорнилами. Згодом його дослідження розширилися на гнучку електроніку, мікросуперконденсатори та літій-іонні акумулятори. На відміну від багатьох дослідницьких груп, які працюють із готовим комерційним обладнанням, команда Секора розробляє та модифікує власне устаткування, що дозволяє їм глибше розуміти технологію та впроваджувати вдосконалення.
Майбутні плани команди зосереджені на практичному застосуванні аерозольного друку для електроніки, яка повинна працювати в складних умовах, де традиційні методи виробництва мають суттєві обмеження.
