Les scientifiques développent une petite imprimante multifonctionnelle et peu coûteuse pour l’affect ultra-rapide de matériaux piézoélectriques

Face à l. a. demande toujours croissante de systèmes microélectromécaniques (MEMS), d’électronique moveable/implantable, d’appareils mobiles miniaturisés et d’Web des objets, l. a. recherche de matériaux piézoélectriques est devenue un intérêt prioritaire pour beaucoup automobile ils connectent intrinsèquement l’énergie mécanique et électrique.

Les nanoparticules, les movies et les motifs sont trois éléments piézoélectriques importants qui ont de nombreuses packages en matière de détection, d’actionnement, de catalyse et de récupération d’énergie. Los angeles manufacturing de masse de ces éléments reste un défi, automobile le contrôle de ces constructions et tailles de caractéristiques sur différents substrats est un processus complexe.

Inspiré par l. a. nature

Les orages sont un phénomène de décharge atmosphérique qui se produit dans les cumulus. Au fur et à mesure que ces nuages ​​se forment, ils porteront des fees et l. a. floor de l. a. Terre générera des fees anisotropes dues à l’induction électrostatique.

Lorsque l’intensité du champ électrique de l’orage atteint une intensité suffisante (généralement supérieure à 25-30 kV/cm), une décharge interne dans l’orage ou une distinctiveness décharge entre les orages se produit. Des jets de gouttelettes seront éjectés des pointes des gouttes de pluie dans un nuage d’orage. Notre équipe s’est inspirée de ce phénomène naturel et nous avons réfléchi à créer des machines d’affect three-D de précision à haut débit adaptées aux exigences industrielles.

Nous avons construit un mécanisme d’affect three-D précis à l’aide d’un disque vertébral connecté à une aiguille et à une supply d’alimentation. Une fois qu’un champ électrostatique suffisamment puissant pour agir comme propulseur est créé, des flux d’encre peuvent être projetés de manière conique sur une plate-forme formant de minuscules motifs, de l. a. même manière que des flux de gouttelettes chargées sont éjectés de l. a. pointe des gouttes de pluie lors d’un orage.

L’ouvrage est publié dans l. a. revue Communications naturelles.

Conçue à moindre coût par rapport aux autres imprimantes du marché, l. a. micro-imprimante utilise un champ électrostatique pour diriger les flux d’encre sur l. a. plate-forme, permettant un traitement efficace des motifs en couches minces et améliorant l. a. vitesse d’affect pour relever le défi de l. a. manufacturing de masse et du contrôle des constructions et tailles de fonctionnalités.

Grâce aux efforts de notre équipe, l. a. vitesse de fabrication a été multipliée par 100, permettant un traitement efficace de motifs de couches minces similaire à l. a. lithographie des semi-conducteurs. Par exemple, un movie de titanate de zirconate de plomb (PZT) de 10 µm d’épaisseur peut être fabriqué sur une plaquette de Si de 4 pouces avec un minimal de déchets de matériaux en seulement 10 mins à l’aide de l’imprimante. Cette technologie avancée peut être appliquée à l. a. fabrication de composants piézoélectriques pour microphones, sondes à ultrasons cliniques et panneaux solaires à couches minces, dans l’espoir de réduire le coût de manufacturing des produits associés.

Notre petite imprimante démontre également le potentiel d’affect d’une massive gamme de matériaux tels que les céramiques isolantes, les nanoparticules métalliques, les polymères isolants et les molécules biologiques. Ils ont l. a. vitesse l. a. plus rapide des applied sciences actuelles de movies piézoélectriques, avec des movies d’une épaisseur micrométrique, et les movies que nous avons produits présentent d’excellentes propriétés piézoélectriques par rapport aux movies actuels sur le marché.

Ce nouveau modèle de micro-impression abordable, dont les caractéristiques peuvent être mesurées à environ 20 micromètres, pourrait apporter des avantages à de nombreux acteurs du monde scientifique et conduire à de nombreuses avancées que l’on croyait auparavant impossibles.

Los angeles nouvelle micro-imprimante représente une étape importante vers l. a. microfabrication additive ultra-rapide sur de grandes surfaces d’objets three-D avec pratiquement n’importe quelle composition, microstructure et fonctionnalité modifiée.

Notre équipe se concentre désormais sur l’intégration de l’imprimante avec des systèmes de réception de substrat rouleau à rouleau pour permettre des packages commerciales potentielles. En outre, nous nous efforçons de coopérer avec des partenaires commerciaux pour renforcer davantage notre présence sur le marché.

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Li Xiuimou est maintenant chercheur postdoctoral en génie mécanique à l. a. Town College de Hong Kong (CityU) et chercheur invité à l’Université des sciences et applied sciences de Hong Kong (HKUST). Ses intérêts de recherche comprennent l. a. fabrication de pointe, l. a. piézoélectrique/photovoltaïque, les biomatériaux, l’électronique douce et l. a. robotique douce, le génie biomédical, les systèmes microélectromécaniques, les capteurs, l. a. récupération d’énergie et les transducteurs à ultrasons.