Las olas de un cambio de mar de alta tecnología están comenzando a llegar a las costas del mundo manufacturero. Los avances en software, materiales y equipos han permitido "imprimir" diseños personalizados a bajo costo, incluidos productos tan diversos como avionesmotores y figuras de acción.
Investigadores del Laboratorio de Investigación Naval en Washington, DC están haciendo su parte para impulsar el floreciente campo, conocido popularmente como impresión 3D, pero más generalmente llamado fabricación aditiva. El grupo ha demostrado que una combinación de dos tecnologías: unacrear una película delgada y la segunda para "cortar" diseños de la película, podría ser una herramienta potencialmente poderosa para crear componentes electrónicos personalizados.
"Pienso en la fabricación aditiva como la democratización de la fabricación", dijo Eric Breckenfeld, miembro del Consejo Nacional de Investigación del Laboratorio de Investigación Naval que presentará los hallazgos del equipo en el 62º Simposio y Exposición Internacional AVS, celebrado del 18 al 23 de octubre.en San José, California, Breckenfeld dijo que los menores costos de equipo asociados con la fabricación aditiva significan que la tecnología es una excelente opción para la creación rápida de prototipos y puede ser utilizada por pequeños laboratorios y empresas de nueva creación con fondos limitados.
Una técnica de fabricación aditiva que está ganando tracción se llama Transferencia directa inducida por láser, o LIFT. En LIFT, un rayo láser pasa sobre una película delgada de tinta o pasta. La tinta absorbe la energía del láser, que vaporiza una capa delgada de solvente.El gas solvente vaporizado se expande rápidamente, y la tinta o la pasta se expulsa de la película a velocidades muy altas. Una ventaja de LIFT es que puede transferir tintas y pastas de alta viscosidad.
"LIFT puede transferir pastas que son casi sólidas, como la consistencia de la pasta de dientes", dijo Breckenfeld. "Una impresora de chorro de tinta no podía manejar la pasta de dientes".
LIFT se desarrolló por primera vez en la década de 1980 como una forma de expulsar gotas fundidas de películas de cobre delgadas. Los científicos del Laboratorio de Investigación Naval más tarde desarrollaron la técnica para imprimir fluidos y suspensiones de nano-polvo. El equipo continúa impulsando la técnica a nuevos materiales, girandomás recientemente a tintas que contienen dióxido de vanadio VO2 de óxido de metal de transición. El dióxido de vanadio experimenta una transición de fase de semiconductor a metal aguda cerca de la temperatura ambiente, lo que lo convierte en un material atractivo para una amplia gama de aplicaciones, incluidos sensores químicos, ultra-interruptores rápidos eléctricos y ópticos, y recubrimientos que cambian de color con la temperatura.
Para convertir el dióxido de vanadio en una película delgada compatible con LIFT, Breckenfeld y sus colegas recurrieron a otra tecnología recientemente desarrollada, llamada deposición asistida por polímero PAD. La técnica funciona mediante la disolución de sales metálicas en una solución que contiene polímeros. Los iones metálicos se unenal polímero, formando una estructura estable. La solución se coloca en un disco giratorio que la extiende en una película delgada. La película luego se cura en un horno para descomponer el polímero.
"No ha habido mucha superposición entre los grupos que estudian PAD y los que estudian LIFT", dijo Breckenfeld. "Somos uno de los primeros grupos en intentar combinar las dos técnicas".
Breckenfeld y sus colegas exploraron una variedad de solventes y pasos de calentamiento para optimizar el crecimiento de películas de dióxido de vanadio en vidrio y sustratos cristalinos. Luego experimentaron usando LIFT para imprimir patrones con las soluciones PAD.
"El paso de transferencia resultó ser el más difícil", dijo Breckenfeld. Para que LIFT funcione, los materiales de película delgada deben absorber la longitud de onda de la luz del láser LIFT. Los investigadores tuvieron que modificar las soluciones de PAD de dióxido de vanadio paracapta la energía de la luz láser.
Hasta ahora, el equipo ha impreso con éxito patrones simples. Breckenfeld dijo que los resultados muestran que las tecnologías LIFT y PAD combinadas podrían imprimir directamente una amplia gama de materiales electrónicos comercialmente atractivos. Los investigadores planean extender sus propios experimentos a nuevos materiales pronto.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por AVS: Ciencia y tecnología de materiales, interfaces y procesamiento . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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