Des chercheurs développent une petite imprimante multifonction à faible coût pour l’impact ultra-rapide de matériaux piézoélectriques

Une équipe de recherche dirigée par l’Université des sciences et applied sciences de Hong Kong (HKUST) a développé une micro-imprimante succesful d’imprimer des motion pictures piézoélectriques 100 fois plus rapidement afin de produire des systèmes microélectromécaniques (MEMS) pour capteurs et dispositifs médicaux portables ou implantables, offrant ainsi los angeles possibilité de réduire los angeles masse. coûts de manufacturing.

L. a. micro-imprimante, conçue à un coût relativement inférieur à celui des autres imprimantes du marché, utilise un champ électrostatique pour diriger les flux d’encre sur los angeles plate-forme, permettant un traitement efficace des motifs en couches minces et améliorant los angeles vitesse d’impact pour relever le défi de los angeles manufacturing de masse et contrôle de l’impact sur les constructions et los angeles taille des fonctionnalités.

Les nanoparticules, les motion pictures et les motifs sont trois éléments piézoélectriques importants qui ont de nombreuses programs en matière de détection, d’actionnement, de catalyse et de récupération d’énergie. L. a. manufacturing de masse de ces éléments reste un défi à ce jour, automotive le contrôle de ces constructions et tailles de caractéristiques sur différents substrats est un processus complexe.

Au milieu de l’augmentation proceed de los angeles demande de systèmes microélectromécaniques, d’électronique transportable/implantable, d’appareils mobiles miniaturisés et d’Web des objets, los angeles recherche de matériaux piézoélectriques, grâce à leur propriété intrinsèque de coupler l’énergie mécanique et électrique, est devenue une priorité et un intérêt pour beaucoup. .

Jusqu’à récemment, une nouvelle micro-imprimante développée par une équipe de recherche de l’Université des sciences et applied sciences de Hong Kong représentait une étape importante vers los angeles microfabrication additive ultra-rapide et sur de grandes surfaces d’objets 3D avec presque toutes les compositions, microstructures et fonctions modifiées.

Dans leur expérience, l’équipe dirigée par le professeur Yang Zhengbao, professeur agrégé au Département de génie mécanique et aérospatial de l’Université des sciences et applied sciences de Hong Kong, a construit un mécanisme d’impact 3D précis à l’aide d’un disque vertébral connecté à une aiguille et à une supply d’alimentation. . Cette étude est un travail de collaboration avec los angeles Town College de Hong Kong. Leurs conclusions ont été publiées dans los angeles revue Verbal exchange naturelle.

Une fois que l’équipe a créé un champ électrostatique suffisamment puissant pour agir comme un propulseur, l’encre sera ensuite projetée de manière conique sur los angeles plate-forme, formant des motifs précis, un peu comme los angeles façon dont des flux de gouttelettes chargées s’éjectent des pointes des gouttes de pluie lors d’un orage.

Grâce aux efforts de l’équipe, los angeles vitesse de fabrication a été multipliée par 100, permettant un traitement efficace de motifs en couches minces similaire à los angeles lithographie des semi-conducteurs. Par exemple, un movie PZT de 10 micromètres d’épaisseur peut être fabriqué sur une plaquette de Si de 4 pouces en seulement 10 mins à l’aide d’une imprimante, avec un minimal de déchets de matériaux.

Cette technologie avancée peut être appliquée à los angeles fabrication du composant piézoélectrique à l’intérieur des microphones, des sondes à ultrasons cliniques et des panneaux solaires à couches minces, dans l’espoir de réduire le coût de manufacturing des produits associés.

“Notre micro-imprimante démontre los angeles capacité d’imprimer une massive gamme de matériaux tels que des céramiques isolantes, des nanoparticules métalliques, des polymères isolants et des molécules biologiques”, a déclaré le professeur Yang.

“Il a los angeles vitesse los angeles plus rapide des applied sciences actuelles pour les motion pictures piézoélectriques d’une épaisseur micrométrique, et les motion pictures PZT que nous avons produits présentent d’excellentes propriétés piézoélectriques par rapport à ceux actuellement sur le marché. Ce nouveau modèle de micro-impression abordable avec des caractéristiques mesurables à ~ 20 µm est sûr d’apporter des bénéfices. » « Pour beaucoup dans le monde scientifique, cela mènera à de nombreuses découvertes qui étaient auparavant considérées comme impossibles. »

Entre-temps, los angeles micro-imprimante a atteint un stade où elle est prête pour une manufacturing à grande échelle, qui ne coûte que 6 000 HK$, et constitue l’une des choices les plus abordables par rapport aux autres disponibles sur le marché.

L’équipe se concentre sur l’intégration de l’imprimante avec des systèmes de réception de substrat rouleau à rouleau pour permettre des programs commerciales potentielles. En outre, ils recherchent activement une coopération avec des partenaires commerciaux pour renforcer davantage leur présence sur le marché.

“Les tactics de microfabrication actuelles ne permettent pas de fabriquer à grande vitesse et de manière polyvalente divers éléments piézoélectriques, tout en permettant de contrôler leurs dimensions, leurs constructions et leurs fonctions”, a ajouté le professeur Yang. “De plus, le coût et los angeles complexité de l’équipement de fabrication permettant de fabriquer des éléments micrométriques sont prohibitifs pour une manufacturing à grande échelle.”