麻省理工学院研究团队实现全3D打印逻辑门

上周，麻省理工学院的研究人员在博客文章中详细介绍了一项创新工作——全3D打印电子产品，特别是无需半导体的逻辑门。这项研究由电气工程与计算机科学专业的研究生Jorge Cañada和麻省理工学院微系统技术实验室的主要研究科学家Luis Fernando Velásquez-García共同完成。

技术背景

传统的逻辑门通常依赖于半导体材料，如硅，这些材料在制造过程中需要高度精确和复杂的工艺。然而，麻省理工学院的研究团队发现，通过3D打印和使用可生物降解的掺杂铜聚合物，可以制造出简单的逻辑门，从而在小规模应用中省去了半导体的需求。

研究过程

• 偶然发现：

  • 这个项目最初是为了研究使用挤压打印制造磁线圈。在这个过程中，研究人员使用了铜包覆的聚合物丝。
  • 他们发现，通过推动电流，可以利用这些材料的电阻水平将其作为简单的晶体管使用。
• 材料选择：

  • 研究人员测试了除铜以外的其他材料，如碳和石墨烯的聚合物，但这些材料无法提供相同的效果。
  • 铜包覆的聚合物丝因其优异的导电性和电阻特性脱颖而出。

技术优势

• 简化制造：

  • 使用3D打印技术可以大大简化电子产品的制造过程，无需复杂的半导体制造设备。
  • 这使得在远离传统制造中心的地方也能创建智能硬件，促进了技术的民主化。
• 环境友好：

  • 使用可生物降解的材料，如掺杂铜的聚合物，有助于减少电子垃圾，提高环保性。
• 适用范围：

  • 虽然这些3D打印的逻辑门在性能上无法与现代半导体芯片相比，但在许多工程场景中，它们完全能够满足需求。
  • 例如，这些逻辑门可以用于控制电机速度等不太复杂的工作负载。

应用前景

• 按需制造：

  • 这项技术使得在需要时按需制造电子产品成为可能，特别适用于远程或特殊环境下的应用，如太空探索。
  • 斯坦福大学名誉工程学教授Roger Howe评论道：“这项技术使得电子产品可以被构建到3D打印的结构中。一个有趣的应用是在飞船上按需3D打印机电一体化设备。”
• 教育和研究：

  • 3D打印逻辑门的简单性和低成本使其成为教育和研究的理想工具，有助于培养下一代工程师和科学家。

麻省理工学院的研究团队通过3D打印和可生物降解的掺杂铜聚合物，成功制造出了无需半导体的逻辑门。这项技术不仅简化了制造过程，提高了环保性，还为许多工程应用提供了新的可能性。尽管这些3D打印的逻辑门在性能上无法与现代半导体芯片相比，但它们在特定场景下能够有效满足需求，展现了技术的民主化和广泛应用前景。（来自）