O uso de circuitos 3D é essencial para continuar a miniaturizar a eletrônica, mas tem enfrentado sérios obstáculos. A necessidade de materiais de suporte e pressão externa limita o quão pequeno os fabricantes podem ir, mas uma equipe de pesquisa pode ter uma resposta. Os engenheiros desenvolveram uma maneira de construir estruturas metálicas autoportantes e auto-reparáveis sem essas necessidades.
Liderada pelo Professor Associado Benjamin Tee, a equipe de pesquisa da National University of Singapore (NUS) publicou recentemente suas descobertas. Chamando sua tecnologia de CHARM3D, a equipe demonstrou como pode usar a tecnologia de impressão 3D de metais para fabricar uma ampla gama de eletrônicos compactos, incluindo sensores vestíveis, sistemas de comunicação sem fio e metamateriais eletromagnéticos.
Um uso identificado pela equipe para sua tecnologia é na área da saúde. Tee e sua equipe afirmam que o CHARM3D permite o desenvolvimento de dispositivos de monitoramento de sinais vitais que são completamente sem contato. O paciente apenas se posiciona próximo ao sensor, que pode detectar a respiração e outros sinais vitais sem nunca tocar na pele do paciente.
O método usa escrita direta de tinta (DIW), que já é usada para fabricar circuitos 3D. O desafio sempre foi que o DIW usa materiais que não são bons condutores elétricos. Isso exige materiais de suporte para manter tudo junto, limitando o que se pode alcançar.
O CHARM3D muda isso ao incorporar o metal de Field na tecnologia. O metal de Field é uma liga eutética de índio, bismuto e estanho e tem um ponto de fusão bastante baixo para um metal. Na verdade, seu ponto de fusão é mais baixo do que o dos materiais comumente usados para impressão 3D por hobby, 62º Celsius (143,6º F). Ele também solidifica rapidamente, ao contrário da maioria das tintas compostas normalmente usadas no DIW.
A combinação dessas características faz do metal de Field um excelente material para a escrita direta de tinta em circuitos tridimensionais. O CHARM3D o usa para fabricar estruturas 3D altamente complexas, como letras verticais, estruturas cúbicas e hélices escaláveis.
“Ao oferecer uma abordagem mais rápida e simples para a impressão 3D de metais como solução para a fabricação avançada de circuitos eletrônicos, o CHARM3D possui um imenso potencial para a produção em escala industrial e a adoção generalizada de circuitos eletrônicos 3D intricados,” disse Tee.
A equipe de Tee também destaca as propriedades auto-reparáveis do produto. Como ele tem um ponto de fusão baixo, a mera aplicação de um soprador de ar quente pode reparar um circuito quebrado em segundos.
Os engenheiros já usaram o CHARM3D para fabricar um circuito 3D para um sensor de temperatura sem bateria vestível, antenas para monitoramento sem fio de sinais vitais e metamateriais para manipulação de ondas eletromagnéticas. A equipe acredita que a tecnologia poderia permitir uma imagem médica mais precisa, como a imagem de câncer de mama por micro-ondas para detectar tumores mais cedo. Os pesquisadores observam que ela também possui potencial em aplicações de segurança avançada, como a triagem de dispositivos ocultos ou contrabando.
Tee e sua equipe acreditam que apenas começaram a explorar o que a técnica por trás do CHARM3D pode fazer e estão procurando oportunidades para comercializar seu trabalho.
Source: Tom’s Hardware