超薄3D打印膜将一种形式的能量转换为另一种形式

麻省理工学院的研究人员已经开发出一种简单，低成本的方法，可对具有高性能“压电”特性的3D打印超薄膜进行打印，可将其用于柔性电子产品或高度敏感的生物传感器中。

压电材料响应于物理应变而产生电压，并且它们通过物理变形而响应于电压。它们通常用于换能器，将一种形式的能量转换为另一种形式。例如，机器人执行器使用压电材料来响应电信号来移动关节和零件。并且各种传感器使用这些材料将压力，温度，力和其他物理刺激的变化转换为可测量的电信号。

多年来，研究人员一直在尝试开发压电超薄膜，该薄膜可用作能量收集器，触摸屏的灵敏压力传感器以及柔性电子产品中的其他组件。该膜还可用作微型生物传感器，其灵敏度足以检测某些疾病和状况的生物标志物分子。

这些应用中选择的材料通常是一种陶瓷，由于其极薄的特性，其晶体结构会在高频下产生共振。(较高的频率基本上可以转化为更快的速度和更高的灵敏度。)但是，使用传统的制造技术，制造陶瓷超薄薄膜是一个复杂且昂贵的过程。

在最近发表在《应用材料与接口》杂志上的一篇论文中，麻省理工学院的研究人员描述了一种通过将增材制造技术应用于在室温下逐层构建物体的过程，来实现厚度约100纳米的3-D打印陶瓷换能器的方法。可以在柔性基板上印刷这些膜而不会降低性能，并且可以在大约5 GHz的频率下产生共振，这对于高性能生物传感器来说已经足够高了。

电气工程和计算机科学系微系统技术实验室(MTL)的研究员Luis FernandoVelaśquez-García说：“制造转导组件是技术革命的核心。” “到目前为止，人们一直认为3D打印的传感材料的性能会很差。但是，我们已经开发了一种在室温下用于压电换能器的增材制造方法，并且该材料以千兆赫兹级的频率振荡，这是一个数量级。比以前通过3D打印制造的任何产品都要高。”