Ein Team von Forschern des MIT und der Universität Delft hat einen bedeutenden Fortschritt im Bereich der 3D-gedruckten Elektronik erzielt. Unter Verwendung konventioneller 3D-Drucker und eines biologisch abbaubaren Polymer-Materials, das mit Kupfer kombiniert wurde, haben sie eine neue Methode zur Herstellung resettierbarer Sicherungen entwickelt, ohne den Bedarf an Halbleitern. Dieser Fortschritt bietet eine Alternative zu herkömmlichen elektronischen Geräten, die auf Halbleitern wie Transistoren angewiesen sind, um den Stromfluss zu regulieren.
Der Herstellungsprozess: eine ökologische und zugängliche Lösung
Der Prozess besteht darin, feine Spuren aus einem speziellen Polymer mit Kupfer zu drucken, die so gekreuzt sind, dass sie den elektrischen Widerstand steuern, indem das angelegte Spannung angepasst wird. Dieser Mechanismus ist grundlegend für den Betrieb elektronischer Schaltungen, da er den Stromfluss in den Geräten kontrolliert und die Funktionen traditioneller Transistoren nachahmt.
Einer der Hauptvorteile dieser Technologie ist ihre Fähigkeit zur dezentralisierten Fertigung, was kleinen Laboren, Unternehmen und sogar Haushalten ermöglichen könnte, ihre eigenen elektronischen Geräte herzustellen, ohne auf große Halbleiterfabriken angewiesen zu sein. Dieser Fortschritt wird besonders relevant nach der globalen Halbleitermangel während der Pandemie.
Von der Forschung an magnetischen Spulen zur Herstellung von Transistoren
Der Ursprung dieser Technologie liegt in einer vorherigen Studie zu magnetischen Spulen, bei der die Forscher entdeckten, dass das für den 3D-Druck verwendete Material seinen Widerstand unter elektrischem Strom änderte. Diese Entdeckung öffnete die Tür für die Nutzung des Materials in elektronischen Anwendungen, wie der Herstellung von Transistoren. Obwohl die Technologie noch nicht die Leistung traditioneller Halbleiter erreicht hat, hat sie großes Potenzial für einfachere Anwendungen, wie die Steuerung der Drehzahl von Elektromotoren in einfacheren Geräten.
- Ökologischere Fertigung: Der 3D-Druckprozess verbraucht weniger Energie und erzeugt weniger Abfall als traditionelle Halbleitermethoden.
- Dezentralisierung der Produktion: Diese Technologie könnte die Fertigung elektronischer Geräte im kleinen Maßstab ermöglichen, ohne große Fabriken.
- Potenzial für einfachere Anwendungen: Obwohl sie traditionelle Halbleiter nicht ersetzt, eignet sich die Technologie für einfache Anwendungen wie die Motorsteuerung.
ZukunftsPerspektiven: vollständig funktionsfähige Elektronik
Das Team des MIT hat ambitionierte Pläne für diese Technologie. In Zukunft könnten sie sie nutzen, um vollständig funktionsfähige Elektronik zu schaffen, einschließlich fortschrittlicherer Geräte wie 3D-gedruckter magnetischer Motoren. Es wird sogar die Möglichkeit in Betracht gezogen, elektronische Geräte direkt im Weltraum herzustellen und so den Transport von Komponenten von der Erde zu vermeiden.
Dieser Fortschritt zeigt, wie 3D-Druck zur Herstellung von elektronischen Geräten mit leitfähigen Materialien genutzt werden kann und neue Möglichkeiten für die Schaffung nachhaltigerer, zugänglicherer und leichter zu produzierender Produkte eröffnet. So könnte die Zukunft der 3D-gedruckten Elektronik einen grundlegenden Schritt darstellen hin zu nachhaltigerer und dezentralisierter Fertigung elektronischer Geräte.
"Aktive Elektronik kann mit 3D-Druckern unter Verwendung leitfähiger Materialien hergestellt werden, was ein Spektrum von Möglichkeiten für ökologischere und zugänglichere Geräte eröffnet", betonte einer der Projektforscher.