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主动电子成就——八成戒指电信号的组件——频繁由半导体器件组成，用于接收、存储妥协决信息。这些器件需要在无尘室中制造，且依赖高度复杂的制造时候，这些时候只在少数专科制造中心才具备。

在新冠疫情时候，全球半导体制造材干不足导致电子居品枯竭，推高了破费者的购买本钱，并影响了从经济增长到国度安全等多个领域。要是能通过 3D 打印时候，制造出不依赖半导体的完整主动电子成就，电子成就的制造将不错拓展至全球各地的企业、实验室，致使是家庭。

天然这个贪图仍需时日，但 MIT 的商榷东谈主员也曾向这个主义迈出了进攻的一步。他们告捷展示了一种整个通过 3D 打印制造的可复位保障丝，这种保障丝是主动电子成就中的枢纽部件，频繁需要半导体材干达成。

商榷东谈主员欺诈尺度的 3D 打印成就和一种低价、可生物降解的材料，制造出了无需半导体的成就。该成就八成施行访佛于传统半导体晶体管的开关功能，而晶体管是主动电子成就顶用于解决操作的中枢元件。

尽管这些 3D 打印成就的性能暂时还无法与半导体晶体管比较，但它们也曾不错用于一些基本的戒指操作，比如诊疗电动机的速率。

“这项时候出路稠密。天然咱们无法与硅四肢半导体的性能竞争，但咱们的贪图并不是取代现存的时候，而是鼓舞 3D 打印时候投入新的领域。简而言之，这项时候的中枢是让科技愈加全球化。它不错让任何东谈主，不管他们身处何地，都八成制造智能硬件，”MIT 微系统时候实验室（MTL）的首席商榷科学家 Luis Fernando Velásquez-García 暗示。他是该商榷论文的资深作家，这篇论文已发表在《虚构与物理原型》期刊上。

这篇论文的第一作家是 MIT 电气工程和缠绵机科学系的商榷生 Jorge Cañada。

不测发现

包括硅在内的半导体材料，其电学性质不错通过添加特定杂质进行诊疗，从而在消释器件上达成导电区和绝缘区的转念。恰是这种特点使得硅成为制造晶体管的理念念材料撸撸射快播，而晶体管是当代电子成就的基础构件。

但是，商榷团队当先并莫得策画 3D 打印出访佛硅基晶体管的无半导体器件。

这个名堂最早源自他们正在进行的另一个商榷名堂，那时他们使用挤出打印时候制造磁性线圈。挤出打印是通过熔解线材，随后通过喷嘴逐层打印材料来构建物体的时候。

在他们使用的一种掺铜纳米颗粒的团聚物材料中，不测地不雅察到了一种罕见表象。

当他们向这种材料施加大电流时，材料的电阻会急剧高潮，但电流罢手后，电阻又会速即规复到底本的水平。

这一特点使得工程师八成制造访佛晶体管的开关，而晶体管频繁与硅等半导体材料辩论。晶体管通过开关操作解决二进制数据，从而构建用于缠绵的逻辑门。

“咱们发现这一表象对鼓舞 3D 打印时候具有浩瀚后劲。它为电子成就提供了一种浮浅而灵验的神气，使其具备一定进程的‘智能’功能，”Velásquez-García 说谈。

商榷团队还尝试用其他 3D 打印材料复现这一表象，比如掺杂碳、碳纳米管和石墨烯的团聚物材料，但最终未能找到另一种不错达成这种可复位保障丝功能的可打印材料。

商榷东谈主员预见，当这种材料被电流加热时，里面的铜颗粒会散布开，从而导致电阻急剧高潮；当材料冷却后，铜颗粒再次集会，电阻规复。他们还觉得，团聚物基材在加热时从结晶态转动为非晶态，冷却后又再行结晶，这种表象被称为团聚物正温度所有效应。

“咫尺，这是咱们最合理的通晓，但仍不足以整个证实为什么这种表象只出咫尺这种特定的材料组合中。咱们需要进一步商榷，但不错细目的是，这一表象是信得过存在的，”他说。

3D 打印主动电子成就

商榷团队欺诈这一表象，告捷达成了一步打印出可用于构建无半导体逻辑门的开关。

这些成就由细薄的掺铜团聚物 3D 打印线条组成，里面交叉的导电区域使商榷东谈主员八成通过戒指输入电压来诊疗电阻。

天然这些成就的性能不足硅基晶体管，但它们也曾不错用于浮浅的戒指妥协决功能，比如戒指电动机的启停。实验知道，即使经过 4000 次的开关轮回，这些成就依然保合手无缺，莫得出现任何退化的迹象。

不外，挤出打印时候和材料自身的物理特点戒指了商榷团队能将这些开关作念得多小。他们面前不错打印出几百微米大小的成就，但开端进的电子成就中的晶体管直径仅为几纳米。

“现实上，许多工程应用并不需要最顶尖的芯片。最终你只暖和成就能否完成任务，而这项时候八成甘心这么的需求，”他说。

与半导体制造不同，商榷团队的时候禁受了可生物降解的材料，何况制造经由能耗更低、废料更少。此外，这种团聚物线材还不错掺入其他材料，举例磁性微粒，从而赋予成就更多功能。

改日，商榷团队但愿欺诈这项时候打印出功能都全的电子成就。他们的贪图是通过挤出 3D 打印时候制造出一个整个责任的磁动机。此外，他们还策划进一步优化工艺，制造愈加复杂的电路，并探索这些成就的性能极限。

“这篇论文展示了若何使用挤出成型的团聚物导电材料制造主动电子成就。这项时候不错将电子元件镶嵌 3D 打印结构中。一个意旨的应用场景是欺诈这项时候在航天器上按需 3D 打印机电一体化成就，”斯坦福大学工程学院荣休熟谙 Roger Howe 暗示，他并未参与此项商榷。

该商榷部分由 Empiriko Corporation 资助撸撸射快播。