全3D打印技術成功制造無需半導體材料的有源電子設備器件
發布時間：2024-10-24 09:32
發布者：eechina
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近日，美國麻省理工學院（MIT）的研究團隊在《虛擬與物理原型》雜志上發表了他們的突破性研究成果，他們利用全3D打印技術，成功制造出了無需半導體材料的有源電子設備器件。這項研究不僅為未來的電子制造開辟了新的途徑，也為小型企業自主生產簡單智能硬件提供了可能。 研究團隊使用了普通的3D打印機和成本低廉、可生物降解的材料，打印出了這些無需半導體材料的有源電子設備器件。雖然這些器件的性能目前還不足以與傳統半導體晶體管相比，但它們已經能夠執行一些基本的控制任務，如調節電動機的速度。這一突破性的進展意味著，未來我們或許可以用更加環保、低成本的方式生產電子設備。 
在實驗中，研究團隊發現摻雜銅納米顆粒的聚合物細絲具有一種特別的現象：當通過大電流時，材料會表現出顯著的電阻增加；而一旦停止供電，其電阻又迅速恢復到初始狀態。這種特性使得該材料可以被用作開關元件，類似于半導體中的晶體管。團隊嘗試了多種不同摻雜物（包括碳、碳納米管以及石墨烯）的聚合物細絲，但只有含銅納米顆粒的細絲展現出了自復位能力。 基于這一現象，研究團隊推測，電流導致的熱效應可能使銅粒子擴散開來，從而增加了電阻；而在冷卻后，銅粒子重新聚集，電阻也隨之降低。此外，聚合物基質從結晶態轉變為非晶態再轉回的過程，也可能對電阻的變化有所貢獻。 利用這一原理，研究團隊開發出了一種新型邏輯門。這種邏輯門由銅摻雜聚合物制成的細絲構成，可以通過調整輸入電壓來控制電阻變化。此外，向聚合物細絲中添加其他功能性微粒，還可以實現更加復雜多樣的應用。這一成果不僅展示了全3D打印技術在電子制造領域的巨大潛力，也為未來的智能硬件生產提供了新的思路。 |
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