3D-origami-kredsløb kan revolutionere elektroniske designs

Origami, den velkendte japanske kunst med papirfoldning, genererer komplekse 3D-strukturer fra fladt 2-D papir. Mens oprettelsen af ​​en papirsvan kan være spændende, tanken om at skabe 3-D kredsløb baseret på lignende designprincipper er simpelthen forvirrende. Denne science fiction-klingende forskning er et projekt, som Jiwoong Park og kolleger fra University of Chicago har udviklet i løbet af de sidste par år.

Parks fokus på syntese i stor skala og fabrikation af enheder ved hjælp af ultratynde materialer har ført til forbedringer i 2-D-modeller og introduktionen af ​​3D-vertikalt integrerede enheder. Han vil præsentere detaljerne i deres kredsløbskonstruktion og dets potentielle anvendelser på AVS 64th International Symposium &Exhibition, afholdes 29. oktober-nov. 3, 2017, i Tampa, Florida.

Ved hjælp af atom tynde materialer, Park syntetiserer integrerede kredsløb i stor skala, der kan sys sammen til siden for at danne et 2-D-modul. I deres seneste projekt, hans team har lodret integreret disse 2-D moduler for at producere 3D-stakke.

Kredsløb er traditionelt blevet udviklet ved hjælp af omfangsrige substratplatforme, som silicium, og var for nylig ude af stand til at fungere uafhængigt. Kredsløb, der kun er baseret på atomtynde materialer, frigør forskning fra disse konventionelle begrænsninger. Kombination af forskellige ultratynde byggesten giver også mulighed for integration af forskellige elektriske og termiske egenskaber inden for det samme kredsløb, eksponentielt stigende funktionalitet.

"For vores forskning, vi genererer først atomisk tyndt papir med forskellige farver, der repræsenterer forskellige elektriske, optisk, eller termiske egenskaber. Vi kombinerer dem i den laterale retning, svarer til syning. Vi stabler dem oven på hinanden, som er vertikal integration. Ved at gøre det forsøger vi at udvikle storskala, fuldt fungerende integrerede kredsløb ved hjælp af disse atom tynde materialer som 2-D byggesten eller farvepapir, "Sagde Park.

Brugen af ​​disse ultratynde materialer, i modsætning til typiske komponenter og ressourcer, giver mulighed for et mindre kredsløb, men overraskende ikke en, der er mikroskopisk lille og derfor vanskelig at manipulere. 2-D ingredienserne samles på en sådan måde, at de kan ses med et simpelt optisk mikroskop eller endda med det blotte øje og kan håndteres i overensstemmelse hermed.

Potentielle anvendelser af denne teknologi er også omfattende. Ligesom den måde foldning kan anvendes på genstande, der bruges i det daglige liv, såsom paraplyer eller faldskærme, integrerede kredsløb ville kunne indeholde et stort overfladeareal i et relativt kondenseret volumen. Funktionalitet i denne sammenhæng kan anvendes på et mangfoldigt sæt nye enheder ved hjælp af kondenserede kredsløbs muligheder.

"Det, vi er interesseret i at udvikle, er denne mekanisme til at tage alle disse overflader og enhedselementer og folde dem ind i trange rum. Efter vores fingerpeg, vi vil have dem til at implementere på virkelig store fungerende overflader, "Sagde Park.