Ingrid Fadelli , Phys.org

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriSərbəst termoset cihazlarının yerində lazerin yaratdığı (ISLI) birbaşa 3D çapı. Solda: Yerində müalicə üçün polimer mürəkkəb jetinə fokuslanmış 1064 nm lazeri birləşdirməklə, 3D strukturları dəstəkləyici materiallar olmadan qurmaq olar. Sağda: Lazerin yaratdığı fototermal effekt Young modulunu (yuxarıda) kəskin şəkildə artırır və çarpaz əlaqə sıxlığını (ortada) tənzimləyir, maye-bərk keçidini, proqramlaşdırıla bilən mexaniki və elektrik xüsusiyyətlərini və kompleks dəstəklənməyən strukturları (aşağıda) təmin edir. Kredit: Qibin Zhuang və digərlərinin icazəsi ilə təkrar yayımlandı, Nature Electronics , 2025.

Epoksi və silikon kauçuklar kimi termosetlər, “çarpaz bağlama” kimi tanınan xüsusi kimyəvi reaksiyaya məruz qaldıqda qalıcı olaraq sərtləşən polimer (yəni plastik) materiallar sinfidir. Bu materiallar yüksək davamlıdır, istiliyədavamlıdır və əla elektrik izolyasiyasına malikdir, məsələn, yapışdırıcılar, örtüklər və avtomobil hissələri kimi müxtəlif tətbiqlərdə.

Termosetlər həmçinin açarlar, elektrik açarları və digər əsas dövrə komponentləri daxil olmaqla elektron komponentlərin istehsalı üçün geniş istifadə olunur.

İndiyə qədər termoset əsaslı müstəqil cihazların adi 3D çap proseslərindən istifadə etməklə qurulması çətin olduğunu sübut etdi. Bunun əsas səbəblərindən biri materialların bərk hala gələnə qədər digər dəstəkləyici obyektlər tərəfindən müvəqqəti olaraq dəstəklənməsinə ehtiyac olmasıdır ki, bu da çap prosesinə daha çox addımlar əlavə edir.

Xiamen Universiteti, Kaliforniya Universiteti, Berkli və digər institutların tədqiqatçıları heç bir əlavə struktur olmadan 3D müstəqil termoset cihazlarını etibarlı şəkildə çap etmək üçün yeni yanaşma təqdim ediblər. Nature Electronics- də dərc olunan məqalədə təqdim olunan bu üsul birbaşa mürəkkəblə yazı kimi tanınan 3D çap metodunu lazerlə bərkitmə prosesi ilə birləşdirir.

“Termoset materialları (məsələn, silikonlar) mühəndislik və infrastruktur tətbiqlərində geniş istifadə olunur” dedi kağızın həm-baş müəllifi Dezhi Wu, Tech Xplore-a.

“Bununla belə, onların 3D çap prosesləri uzun müddət qurutma müddətindən əziyyət çəkir və müstəqil strukturlar yaratmaq üçün dəstəkləyici strukturları çətinləşdirir, çünki onlar bərkimədən əvvəl çökəcək və çökəcəklər. Laboratoriyamızdakı lazer istehsal alətləri mürəkkəbi dərhal müalicə etmək üçün termoset mürəkkəb materiallarını birbaşa çap etmək üçün istifadə olunur.”

3D çapı lazerlə bərkitmə ilə birləşdirmək

Tədqiqatçılar tərəfindən təqdim edilən 3D çap yanaşmasının bir sıra üstünlükləri var. Birincisi, termoset konstruksiyaların istehsalı üçün tələb olunan vaxtı saatlardan saniyələrə qədər kəskin şəkildə azaldır. İkincisi, yeni üsul həm də dəstəkləyici materiallara ehtiyac olmadan müstəqil 3D termoset strukturlarının birbaşa çapına imkan verir. Nəhayət, çap prosesi zamanı xüsusi mexaniki və elektrik xassələrinin in-situ mühəndisliyinə imkan verir ki , bu da xüsusi tətbiqlər üçün sistemlər hazırlayarkən çox sərfəlidir.Müxtəlif termosetlərə malik müstəqil 3D strukturların optik şəkilləri. Materiallar (soldan sağa, yuxarıdan aşağıya): PDMS; Qırmızı piqmentli PDMS; Qara piqmentli PDMS; Narıncı piqmentli Əjdaha Dərisi; Mavi piqmentli Ecoflex; və ağ, sarı və qırmızı piqmentləri olan PDMS. Kredit: İcazə ilə təkrar dərc edilib, Qibin Zhuang və başqaları, Nature Electronics , 2025.

“Sərbəst termoset cihazları iki unikal üstünlük təklif edir” dedi məqalənin baş müəllifi Liwei Lin.

“Birincisi, in-situ lazerlə müalicə prosesi adi 3D proseslərdə dəstəkləyici materiallar və dəstəkləyici strukturların çıxarılması üçün post-proses tərəfindən istifadə edilən sxemi aradan qaldırır.

“Bu, mürəkkəb 3D həndəsələrin səmərəli istehsalına və daha geniş cihaz funksionallığına imkan verir. İkincisi, çap olunmuş 3D strukturların xassələri proqramlaşdırıla bilir. Məsələn, yerli mexaniki sərtlik və elektrik keçiriciliyi çap parametrləri ilə tənzimlənə bilər ki, müxtəlif bölgələr daha yumşaq və ya sərt olunsun və onların keçiriciliyi yüksək və ya aşağı ola bilər.”

Quruluşun xüsusi hissələrində xüsusi xassələrin diqqətlə mühəndisliyi müxtəlif yerlərdə daha sərt və ya daha yumşaq olmaqdan faydalana biləcək sistemlər hazırlayarkən xüsusilə dəyərli ola bilər. Məsələn, bədənin bəzi hissələrində elektrik cərəyanını ötürə bilən, digərlərində yox, çevik oynaqları olan rahat geyilə bilən cihazlar və ya funksional robotlar hazırlamaq faydalı ola bilər.

“Strukturların xassələrini uyğunlaşdırmaq üçün biz 1064 nm lazeri nozzle ucunun yaxınlığındakı polimer cərəyanına fokuslayırıq, burada termoset mürəkkəbinin in-situ lokallaşdırılmış jelləşməsi fototermal effekt əsasında induksiya olunur”, – Lin izah edir.

Termoset cihazlarının istehsalı üçün yeni yolların açılması

Tədqiqatçılar 3D çap metodunun potensialını nümayiş etdirmək üçün ondan müxtəlif termoset əsaslı müstəqil cihazları, o cümlədən uzana bilən elektron komponentləri, yumşaq sensorları və 3D maqnit robotlarını çap etmək üçün istifadə etdilər. Onların təklif etdiyi yanaşma gözəl çap ayırdetmə qabiliyyətinə (yəni, 50 µm-ə qədər) nail olur və geniş çeşidli cihazların istehsalı üçün asanlıqla uyğunlaşdırıla bilər.

“Bu yanaşma əlavə dəstək materialları və ya uzun müddətli sonrakı emal olmadan müxtəlif termoset mürəkkəblərdən yüksək ayırdetmə qabiliyyətinə malik müstəqil arxitekturalar istehsal edir” dedi Vu.

“Lazer gücünü və çap parametrlərini tənzimləməklə, biz lif boyunca Young moduluna nəzarət edirik, sərtlik qradiyenti və məkan olaraq proqramlaşdırıla bilən funksionallığı təmin edirik. Beləliklə, bizim metodumuz mexaniki sərtlik və elektrik keçiriciliyi kimi xüsusiyyətlərin həcmli proqramlaşdırılmasına imkan verir.”ISLI çaplı kəpənək yumşaq robotu Feniks çiçəyinin mürəkkəb, dəstəklənməyən 3D strukturunu və yüngül çəkisini vurğulamaq üçün onun ləçəkinə yerləşdirilib. Kredit: Xiamen Universiteti Qibin Zhuang, Dezhi Wu & UC Berkeley Liwei Lin.

Gələcəkdə Lin, Wu və onların həmkarları tərəfindən istifadə edilən 3D çap strategiyası geniş miqyasda yeni və müxtəlif çevik elektron cihazların istehsalına imkan verə bilər. Yumşaq robotların istehsalına əlavə olaraq, o, qabaqcıl funksiyaları və mürəkkəb 3D həndəsələri olan çip üzərində orqan sistemlərinin və bio-uyğun cihazların miqyaslana bilən istehsalını dəstəkləyə bilər.

“Biz indi yumşaq, çoxfunksiyalı cihazların tikintisi üçün möhkəm 3D çap platforması qurmağı planlaşdırırıq” dedi Vu. “Biz həmçinin çap edilə bilən mürəkkəb alətlər qutusunu genişləndirəcəyik və çevik elektronika, orqan çipləri və s. kimi sənaye tətbiqləri üçün optimal çap parametrlərini araşdıracağıq.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Eqan tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Qibin Zhuang et al, Lazer köməyi ilə müstəqil termoset cihazlarının birbaşa üçölçülü çapı, Nature Electronics (2025). DOI: 10.1038/s41928-025-01491-2 .

Jurnal məlumatı: Nature Electronics 

© 2025 Science X Network