فريق من تكساس يتلقى منحة من داربا لأشباه الموصلات المطبوعة ثلاثية الأبعاد
خصصت وكالة مشاريع البحث الدفاعي المتقدم (DARPA) 14,5 مليون دولار لمجموعة من جامعة تكساس في أوستن. تدعم هذه التمويل الكبير مشروعًا طموحًا يهدف إلى إعادة تعريف كيفية تصنيع أشباه الموصلات، باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء إلكترونيات مباشرة على مواد متنوعة. 🚀
دمج الدوائر في أماكن كانت مستحيلة سابقًا
تبحث المبادرة، المسماة الأنظمة الميكروإلكترونية المتقدمة المبنية إضافيًا (AMEMS)، عن تجاوز حواجز مصانع الرقائق التقليدية، وهي منشآت باهظة التكلفة للغاية وتتطلب بيئات فائقة النظافة. يهدف النهج الجديد إلى ترسيب مواد أشباه موصلات عالية الجودة بدقة وعند درجة حرارة الغرفة. سيسمح ذلك بدمج الحساسات والدوائر في هياكل المركبات والطائرات بدون طيار والمعدات العسكرية أو الأقمشة الذكية، مما يلغي الحاجة إلى مكونات منفصلة.
المزايا الرئيسية للطريقة المقترحة:- مرونة التصميم: تسمح بتطبيق الإلكترونيات على أسطح منحنية أو مرنة أو غير منتظمة.
- تقليل الوزن والتعقيد: تدمج الوظائف الإلكترونية مباشرة في هيكل الجهاز، مما يتجنب التجميعات الضخمة.
- إمكانية التخصيص: تسهل تصنيع دفعات صغيرة أو نماذج أولية بطريقة أسرع واقتصادية.
الهدف النهائي هو القدرة على طباعة أنظمة ميكروإلكترونية كاملة وعملية في أي مكان تقريبًا.
حبر نانوي وشعاع إلكتروني: التقنية الثورية
تجمع التكنولوجيا المركزية بين حبر نانوي متخصص ونظام طباعة بـشعاع إلكتروني. العملية تسلسلية: أولاً، تضع الطابعة الحبر المحمل بمواد أشباه الموصلات. فورًا بعد ذلك، يسقط شعاع إلكتروني مركز بشدة عليها لتصلبها وتفعيل خصائصها الكهربائية. التحدي التقني الكبير هو جعل هذه المكونات المطبوعة تحقق أداءً يصل إلى أو يتجاوز أداء الرقائق المصنعة باستخدام الليثوغرافيا الضوئية التقليدية.
مكونات عملية AMEMS:- حبر نانوي مصمم: يحتوي على جسيمات نانوية أو مواد كيميائية سابقة لمواد أشباه الموصلات والمواد الموصلة والعازلة.
- الطباعة بشعاع إلكتروني (EBP): توفر الطاقة الدقيقة لتكثيف وترتيب الحبر على مقياس نانوي.
- المعالجة عند درجة حرارة الغرفة: تتجنب إتلاف المواد الأساسية الحساسة للحرارة، مثل البلاستيك أو الأنسجة.
مستقبل مع إلكترونيات مدمجة في كل شيء
إذا نجح المشروع، فإن الآثار عميقة. يمكن للمهندسين تصميم درون مع حساسات الطيران والاتصالات مطبوعة مباشرة على هيكله، مما يوفر الوزن ويحسن الديناميكا الهوائية. يمكن لجندي ارتداء زي مع إلكترونيات لمراقبة العلامات الحيوية والاتصال، مدمجة بشكل غير مرئي في القماش. على الرغم من أن الطريق من المختبر إلى الحقل مليء بعقبات تقنية يجب التغلب عليها، إلا أن منحة داربا تسرع هذه الرؤية بشكل كبير نحو واقع ملموس. ⚡