研究人员创造了在织物上3D打印铜电路的方法

最近，南佛罗里达大学（USF）电气工程系的研究人员从美国国家科学基金会（NSF）获得了一笔研究经费，将近37万美元。将用于开发一种可以在织物上直接3D打印铜的方法。目前，他们已经取得了一定的进展。

在如今这个时代，电子设备已经发展到了几十年前谁也无法想象的水平。手机、智能手表、无线蓝牙耳机、VR眼睛等等，而下一个带来突破的很可能就是将可穿戴电子产品嵌入到衣服中。试想一下，将手机放在衣服口袋里，就能充电，是不是很方便。

为了进一步推动此类技术的发展，南佛罗里达大学电子工程系副教授塔克西和南加州大学研究与创新部的教授西尔维娅-托马斯开发了一种名为氢气进化辅助（HEA）电镀的新工艺，使得在织物上直接打印铜成为可能，为大量的技术创新打开了大门。

他们研发的新工艺可以分为两步。首先，使用3D打印工艺中的激光打印技术将导电模打印到织物上。在这个过程中，织物被碳化，这增强了其稳定性，使其更加耐用。接着，使用3D打印机的喷嘴，将电镀铜打印到织物上，组成一个电路布局。特殊设计的喷嘴能够实现局部电镀，并使铜生长在电子元件的终端和印刷的电路布局之间的结点上，并在室温下焊接它们。此外，两位教授还在第二步时施加了电压，让铜在打印的同时被电解，使该过程更快，并增强了印刷结构的机械稳定性。

塔克西教授解释说：“目前的可穿戴电子设备的3D打印技术主要基于由金属和/或碳的纳米颗粒组成的导电油墨。图案干燥后纳米颗粒的物理连接对性能的影响比较大，此外由导电纳米粒子组成的导电路径的电阻也比较高，由此就限制了设计。不适合敏感的测量和高电流的应用。我们希望创造一种更好的打印方式，从而能够制造出更持久的可穿戴技术。”

据两位教授介绍，一旦该技术实现突破，军事、航空航天和医疗领域都将有广阔的应用空间，例如，士兵可以穿着智能服来帮助他们作战，宇航员可以穿着智能宇航服执行太空任务，特制的病服还可以用来监测病人的健康状况。