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2016年，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)研究人員在刊物advanced materials technologies上發(fā)表學(xué)術(shù)成果，利用3D打印工藝實(shí)現(xiàn)了嵌入式三維電子系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了多類型結(jié)構(gòu)電子的3D打印制造，為個(gè)性化傳感和驅(qū)動(dòng)的推廣與普及提供了技術(shù)支持。

該技術(shù)采用直及填充液態(tài)金屬的方式，制造導(dǎo)電通道。導(dǎo)電通道可以打印在形態(tài)各異的結(jié)構(gòu)上，制造三維形態(tài)的傳感器，電阻、電容、天線等電路部件。另外，導(dǎo)電性通道可以作為連接芯片的導(dǎo)線，從而實(shí)現(xiàn)在打印結(jié)構(gòu)的內(nèi)部嵌入電路。具體工藝流程分以下幾步：a)采用3D打印工藝制造出包含有微孔道的基板；b)將微孔道內(nèi)注入液態(tài)金屬，形成液態(tài)電路；c)在基板上的溝槽內(nèi)嵌入芯片、電容等固態(tài)的電路部件，并將這些部件與液態(tài)金屬導(dǎo)線連接；d)在嵌入的電路部件上覆蓋聚乙烯等材料，使結(jié)構(gòu)表面平滑。將以上過(guò)程重復(fù)，逐層累加制造便可得到具有三維形態(tài)的結(jié)構(gòu)。下圖1a為采用此工藝制造的傳感器嵌入式手套，圖1b-e所示為此工藝流程。

上述工藝既可用于制造剛性結(jié)構(gòu)，也可用于柔性結(jié)構(gòu)。柔性結(jié)構(gòu)在受力變形后仍能保持所需功能。如圖2所示為此工藝制造的柔性LED電路。兩條高度扭轉(zhuǎn)的雙螺旋導(dǎo)線與一個(gè)發(fā)光二極管連接。導(dǎo)線扭轉(zhuǎn)角小于540度時(shí)，二極管都能正常發(fā)光。

參考文獻(xiàn)：

1. Ota H, Emaminejad S, Gao Y, et al. Application of 3D printing for smart objects with embedded electronic sensors and systems. Advanced Materials Technologies, 2016.