استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء دوائر ثلاثية الأبعاد: يفتح الباحثون لوحات دوائر ذاتية الإصلاح

تكون لوحات الدوائر المطبوعة التقليدية دائمًا مسطحة وثنائية الأبعاد. لكن فريق بحث في جامعة سنغافورة الوطنية أخذ طباعة الدوائر إلى البعد الثالث باستخدام تقنية ذكية جديدة تسمى CHARM3D. إنها ليست ثلاثية الأبعاد فحسب، بل إن هذه الدوائر المطبوعة ذاتية الشفاء أيضًا.

من خلال تكديس المكونات عموديًا وليس بشكل مسطح، يمكن تكديس المكونات، مما يعني أن أجهزتنا الإلكترونية لها مساحة أصغر بكثير - وفي هذه الأيام نريد جميعًا أن تكون أجهزتنا أصغر حجمًا وأكثر أناقة. ولكن لإنشاء دوائر ثلاثية الأبعاد، تمثل الطرق الحالية مثل الكتابة بالحبر المباشر (DIW) تحديًا. تستخدم هذه التقنيات أحبارًا مركبة خاصة، وتتطلب مواد مساعدة، وهي شديدة اللزوجة وبطيئة.

يتخذ CHARM3D نهجًا مختلفًا تمامًا، حيث يستفيد من بعض خصائص المواد الذكية. ويستخدم سبيكة معدنية تسمى معدن فيلد مصنوعة من الإنديوم والبزموت والقصدير. تتميز هذه السبيكة بنقطة انصهار منخفضة جدًا تبلغ حوالي 62 درجة مئوية، وتتدفق بسلاسة وتتصلب ذاتيًا بسرعة.

يساعد المزيج الفريد من هذه الخصائص تقنية CHARM 3D على طباعة هياكل معدنية مجهرية ثلاثية الأبعاد فائقة السلاسة وموحدة يتراوح عرضها من 100 إلى 300 ميكرون، وهي رقيقة مثل بضع شعيرات. تشتمل الهياكل أيضًا على إطارات مكعبة وأحرف رأسية ولوالب قابلة للسحب.

يمكن للهيكل المطبوع أيضًا أن يشفي الضرر ذاتيًا. إذا أصبحت الدوائر مخدوشة أو مشوهة، فما عليك سوى تسخينها إلى نقطة انصهار منخفضة وسوف تتماسك مرة أخرى إلى شكلها الأصلي. وهذا يجعل الدائرة أكثر متانة وقابلة لإعادة التدوير.

الاحتمالات هنا ضخمة. وكما ذكر الباحثون، فإن الدقة العالية والطباعة السريعة (التي تصل إلى 100 ملم في الثانية) والقدرة على إنشاء أشكال ثلاثية الأبعاد معقدة تجعلها مفيدة لجميع أنواع الأشياء الرائعة.

ولعل أكبر تطبيق لاحظه الباحثون هو الرعاية الصحية. تخيل أنك ترتدي ملابس ذكية مزودة بأجهزة استشعار مطبوعة ثلاثية الأبعاد يمكنها مراقبة علاماتك الحيوية دون لمس بشرتك. كما يمكن أن يؤدي إلى تصوير طبي أكثر دقة، مثل الكشف المبكر عن أورام سرطان الثدي باستخدام الموجات الدقيقة. استخدم الفريق هذه التكنولوجيا لإنشاء أجهزة استشعار لدرجة الحرارة يمكن ارتداؤها بدون بطارية، وهوائيات لمراقبة العلامات الحيوية اللاسلكية، ومواد خارقة لمعالجة الموجات الكهرومغناطيسية.