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高性能透明电极低成本制造,青岛理工微纳3D打印获重要进展

在3D打印技术的发展中有两个不同方向的聚焦点,其中一个聚焦点是大幅面3D打印技术。另一个聚焦点是微观方面的,即能够制造精密、微细器件的3D打印技术。微纳3D打印能制造复杂、精细的器件,这是3D打印技术优势的体现,或将颠覆精密器件制造业。

 

根据摩方材料,传统制造工艺在制造微接插件、内窥镜用微镜片等高度复杂、微细、结构精密的小器件时,面临诸多棘手挑战。这些器件都需要高端精密制造工艺,来创造精确的表面面型和复杂的内部结构,成本高昂。而现在,先进的微纳3D打印技术能逾越这些障碍,使复杂部件的定制化更加容易,生产速度也更快。这也响应了精密制造在其他领域逐步增长的需要。

 

根据青岛理工大学,青岛理工微纳3D打印获重要进展,提出了一种高性能透明电极低成本绿色制造新策略。

 


柔性透明电极新制造工艺

近日,青岛理工大学山东省增材制造工程技术研究中心兰红波教授团队在电场驱动喷射微3D打印及应用研究方面取得重要进展,相关研究成果以“Templateless, plating-free fabrication of flexible transparent electrodes with embedded silver mesh by electric-field-driven microscale 3D printing and hybrid hot embossing”为题(DOI:10.1002/adma.202007772),发表在材料学领域国际期刊《Advanced Materials》(SCI影响因子:27.398)上。

 

无膜无镀成型新技术

柔性透明电极(柔性透明导电薄膜)是一种同时具有优异导电性、光学透光率及柔韧性的新型先进光电功能薄膜材料和战略性材料,在柔性光电显示/转换器件、触摸屏、智能窗、5G透明天线、柔性太阳能电池、电子皮肤、电子纸、透明电加热/电磁屏蔽、柔性透明电子、柔性传感器、可穿戴设备等诸多领域有着非常广泛的工业化应用。

 

嵌入式金属网格柔性透明电极作为最有前景的下一代柔性透明电极之一,近年来受到广泛关注。但现阶段嵌入式金属网格柔性透明电极制造仍然面临着制造成本高、工艺复杂、环境污染及金属网格性能低等瓶颈。

 

作者基于电场驱动喷射微3D打印与大面积复合热压印技术,创造性地提出高性能嵌入式金属网格柔性透明电极“无模无镀成型新技术”,实现了高综合性能嵌入式金属网格低成本高效绿色制造。

 

论文得到审稿专家的高度评价,认为该工作提出了一种高性能透明电极低成本绿色制造新策略,并且得到期刊视频摘要亮点报道。

 

增材制造多项成果

近一年来,兰红波教授团队在微纳3D打印和增材制造等方面取得多项重要成果:2021年张广明和杨建军副教授研究成果发表在国内顶尖期刊《科学通报》;2021年朱晓阳副教授研究成果发表在国际权威期刊ACS Applied Materials & Interfaces(Q1,8.758);2021年张广明副教授研究成果发表机械工程领域权威期刊Virtual and Physical Prototyping(Q1,7.31);2021年侯章浩副教授研究成果发表在复合材料领域权威期刊Composites Science and Technology(Q1,7.09);2020年郭鹏飞副教授研究成果发表在材料腐蚀领域权威期刊Corrosion Science(Q1,6.479)。

 

此外,根据2020年国家知识产权局统计分析报告,团队在“微纳尺度3D打印”专利数量居全球首位。2020年12月兰红波教授主持的山东省自然科学基金重大基础研究项目“面向增材制造的高性能功能梯度材料设计与控形控性研究”获批(ZR2020ZD04)。2020年11月团队参与制定的两项增材制造国家标准正式发布。团队为学校双一流的建设做出积极贡献。

 

本项研究工作得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金重大基础研究项目、山东省高等学校青创科技支持计划及山东省重点研发项目支持。

 

青岛理工大学朱晓阳副教授与刘明杨硕士为论文共同第一作者,朱晓阳副教授与兰红波教授为共同通讯作者。青岛理工大学山东省增材制造工程技术研究中心是第一署名及唯一通讯单位。

 


改变微制造

微小的力量正在改变世界!曾分享过微米级3D打印公司Cytosurge的核心技术来源于苏黎世ETH Zurich理工大学,基于其专利的FluidFM技术开发,制造和销售创新型高精度纳米技术金属3D打印机,该技术代表流体力显微镜技术,并拥有许多在生命科学和生物物理学中的应用。

 

其屡获殊荣的微型金属3D打印系统FluidFMμ3D打印机已经存在了几年,并于2017年夏天进一步发展成为一个更加消费者友好的过程。独立系统能够3D打印纯金属物体,并刚刚接受了相当重大的设计升级。FluidFMμ3D打印机将3D打印结构的独特新功能与精确度直接结合在表面和物体上,通过将传统微制造技术与3D打印相结合以创建复杂的金属物体,可能会彻底改变微制造。

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