3D プリントを使用して 3D 回路を作成: 研究者が自己修復回路基板のロックを解除

従来のプリント基板は、ほとんどの場合、平らで二次元です。しかし、シンガポール国立大学の研究チームは、CHARM3D と呼ばれるスマートな新技術を使用して、回路印刷を 3 次元に持ち込みました。これらのプリント回路は三次元であるだけでなく、自己修復機能もあります。

平らではなく垂直に積み重ねることにより、コンポーネントを積み重ねることができます。これは、電子機器の設置面積がはるかに小さくなることを意味します。そして最近では、誰もが自分のデバイスをより小さく、より洗練されたものにすることを望んでいます。しかし、三次元回路を実現するには、直接インク描画（DIW）などの既存の方法では困難です。これらの技術は特殊な複合インクを使用し、補助材料を必要とし、粘度が高く、速度が遅くなります。

CHARM3D は、いくつかの賢いマテリアル特性を利用して、まったく異なるアプローチを採用しています。インジウム、ビスマス、錫からなるフィールドズメタルと呼ばれる金属合金を使用しています。この合金は融点が約 62°C と非常に低く、スムーズに流動し、すぐに自己凝固します。

これらの特性の独自の組み合わせにより、CHARM 3D プリントでは幅 100 ～ 300 ミクロンの超滑らかで均一な 3 次元金属微細構造を印刷できます。これは髪の毛数本ほどの薄さです。この構造には、立方体のフレーム、縦書きの文字、格納可能なスパイラルも含まれます。

プリント構造は損傷を自己修復することもできます。回路に傷がついたり変形した場合は、低融点を超えて加熱するだけで元の形状に戻ります。これにより、回路の耐久性が向上し、さらにはリサイクル可能になります。

ここでの可能性は非常に大きいです。研究者らが述べたように、高解像度、高速印刷 (最大 100 ミリメートル/秒)、複雑な 3D 形状の作成機能により、あらゆる種類の優れたものに役立ちます。

おそらく研究者が注目している最大の用途はヘルスケアです。肌に触れずにバイタルサインを監視できる 3D プリントセンサーを備えたスマートな服を着ているところを想像してみてください。また、マイクロ波を使用した乳がん腫瘍の早期検出など、より正確な医療画像処理にもつながる可能性がある。チームはこのテクノロジーを使用して、ウェアラブルでバッテリー不要の温度センサー、ワイヤレスバイタルサインモニタリング用のアンテナ、電磁波を操作するためのメタマテリアルを作成しました。