Az önce ne oldu?Geleneksel baskılı devre kartları çoğunlukla düz ve 2D olarak sıkışıp kalmışlardır. Ancak Singapur Ulusal Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, CHARM3D adlı akıllı yeni bir teknikle devre baskısını üçüncü boyuta taşıdı. Ve bu sadece 3D değil – bu baskılı devreler aslında kendilerini de onarabilir.
Düz kalmak yerine dikey olarak hareket ederek bileşenler üst üste istiflenebilir, bu da elektroniklerimiz için çok daha küçük ayak izleri anlamına gelir ve hepimiz cihazlarımızın günümüzde daha küçük ve daha şık olmasını istiyoruz. Ancak bu 3B devreyi elde etmek, doğrudan mürekkeple yazma (DIW) gibi mevcut yöntemlerle bir zorluktur. Bu teknikler, destek malzemelerine ihtiyaç duyan ve oldukça viskoz ve yavaş olan özel kompozit mürekkepler kullanır.
CHARM3D, bazı akıllı malzeme özelliklerini kullanarak tamamen farklı bir yaklaşım sergiliyor. İndiyum, bizmut ve kalaydan yapılmış Field metali adı verilen bir metal alaşımı kullanıyor. Bu alaşımın erime noktası 62°C civarında çok düşük, akıcı ve hızla kendi kendine katılaşıyor.
Özelliklerin benzersiz birleşimi, CHARM3D’nin 100-300 mikron genişliğinde, birkaç insan saçı kadar ince, harika, pürüzsüz, tekdüze 3B metal mikro yapıları yazdırmasına yardımcı olur. Bu yapılar ayrıca kübik çerçeveler, dikey harfler ve ölçeklenebilir helezonlar içerebilir.
Bu tür basılı yapılar hasardan kendi kendine iyileşebilir. Devreyi çizerseniz veya deforme ederseniz, onları düşük erime noktasının ötesine kadar ısıtabilirsiniz ve orijinal şekillerine geri dönerler. Bu, devreleri çok daha dayanıklı ve hatta geri dönüştürülebilir hale getirir.
Buradaki olasılıklar çok büyük. Araştırmacıların da belirttiği gibi, yüksek çözünürlük, hızlı baskı (saniyede 100 milimetreye kadar) ve karmaşık 3D şekiller yaratma yeteneği, onu her türlü harika şey için uygulanabilir kılıyor.
Araştırmacıların not ettiği en büyük uygulama belki de sağlık hizmetidir. Cildinize hiç dokunmadan hayati belirtilerinizi izleyen 3D yazdırılmış sensörlere sahip akıllı kıyafetler giydiğinizi hayal edin. Ayrıca, meme kanseri tümörlerini daha erken tespit etmek için mikrodalgalar kullanmak gibi daha doğru tıbbi görüntülemeye de yol açabilir. Ekip, teknolojiyi halihazırda giyilebilir pilsiz bir sıcaklık sensörü, kablosuz hayati belirti izleme için antenler ve elektromanyetik dalgaları manipüle etmek için metamalzemeler yapmak için kullandı.
Araştırmaya liderlik eden üniversitedeki doçent Benjamin Tee, “3 boyutlu metal baskıya, gelişmiş elektronik devre üretimi için bir çözüm olarak daha hızlı ve daha basit bir yaklaşım sunarak CHARM3D, karmaşık 3 boyutlu elektronik devrelerin endüstriyel ölçekte üretimi ve yaygın olarak benimsenmesi için muazzam bir vaat taşıyor” dedi.
Elbette araştırmacıların önünde hala yapılacak işler var. CHARM3D’yi çeşitli diğer metallere ve yapısal uygulamalara uygulamayı umuyorlar. Ekip ayrıca tekniği daha geniş bir endüstriyel kabule ulaştırmak için ticarileştirme yollarını da araştırıyor. Nature’da yayınlanan makalede tam araştırmayı bulabilirsiniz.