3D-trykt plast med højtydende elektriske kredsløb

Rutgers ingeniører har integreret højtydende elektriske kredsløb i 3D-trykt plast, hvilket kan føre til mindre og alsidige droner og bedre ydende små satellitter, biomedicinske implantater og smarte strukturer.

De brugte pulser af højenergilys til at sammensmelte små sølvtråde, hvilket resulterer i kredsløb, der leder 10 gange mere elektricitet end den kendte teknik, ifølge en undersøgelse i tidsskriftet Additive Manufacturing. Ved at øge ledningsevnen 10 gange, ingeniørerne kan reducere energiforbruget, forlænge enhedernes levetid og øge deres ydeevne.

"Vores innovation viser et betydeligt løfte om at udvikle en integreret enhed - ved hjælp af 3-D-print og intense lysimpulser til at fusionere sølv nanopartikler - til elektronik, " sagde seniorforfatter Rajiv Malhotra, en assisterende professor i afdelingen for mekanisk og rumfartsteknik på School of Engineering ved Rutgers University-New Brunswick.

Indlejring af elektriske forbindelser inde i 3-D-printede strukturer lavet af polymerer, eller plast, kan skabe nye paradigmer for enheder, der er mindre og mere energieffektive. Sådanne enheder kunne omfatte CubeSats (små satellitter), droner, sendere, lys- og bevægelsessensorer og Global Positioning Systems. Sådanne sammenkoblinger bruges også ofte i antenner, tryksensorer, elektriske spoler og elektriske net til elektromagnetisk afskærmning.

Ingeniørerne brugte højteknologisk "intens pulsed light sintring" - med højenergilys fra en xenonlampe - til at sammensmelte lange tynde stænger af sølv kaldet nanotråde. Nanomaterialer måles i nanometer (en nanometer er en milliontedel af en millimeter - omkring 100, 000 gange tyndere end et menneskehår). Sammensmeltede sølv nanomaterialer bruges allerede til at lede elektricitet i enheder som solceller, displays og radiofrekvensidentifikation (RFID) tags.

Næste trin omfatter fremstilling af fuldt 3-D interne kredsløb, at forbedre deres ledningsevne og skabe fleksible interne kredsløb inde i fleksible 3-D strukturer, sagde Malhotra.

Hovedforfatteren er Rutgers doktorand Md Naim Jahangir. Rutgers medforfattere inkluderer undergraduate Jeremy Cleeman og postdoc-studerende Hyun-Jun Hwang.