Американські дослідники навчилися друкувати на 3D-принтері полімерні фотодетектори на гнучких і вигнутих підкладках. Вчені продемонстрували технологію на прикладі масивів фотодетекторів на гнучкій і напівсферичній підкладках, а також показали, що такий же метод можна використовувати для друку світлодіодів. Стаття опублікована в журналі.
Інженери і вчені давно пропонують використовувати 3D-друк не тільки для виробництва каркасів і корпусів пристроїв, але і для друку електронних компонентів. У цій галузі є досить багато розробок, але поки 3D-друк електроніки не застосовується на практиці через низку невирішених проблем. Наприклад, таким чином складно друкувати складні багатошарові пристрої з декількох матеріалів, поки не вдається друкувати на гнучких підкладках для медичних і носимих пристроїв.
Майкл Макальпайн (Michael McAlpine) і його колеги з Міннесотського університету створили метод 3D-друку напівпровідникових електронних пристроїв, що дозволяє друкувати їх на різних підкладках, у тому числі гнучких і вигнутих. Дослідникам довелося підібрати матеріали друку таким чином, щоб вони не тільки дозволяли створювати функціональні пристрої, але і були досить в'язкими при друку на похилих поверхнях.
У своєму дослідженні вчені сконцентрувалися на друку фотодетекторів. На першій стадії на підкладку наноситься тонка полімерна плівка. Потім на ній друкуються провідні доріжки зі срібних наночастинок, що з'єднують окремі фотодетектори і складові основу для них. Після цього в певних місцях доріжок принтер друкує прозорий анод з проведеного полімеру PEDOT:PSS. На аноді принтер друкує шар фотоактивного полімеру, на який потім наноситься ізолюючий шар з силіконового полімеру і катод з рідкого сплаву на основі галію та індія.
При потраплянні фотонів на активний шар фотодетектора носії заряду в ньому розділяються і переміщуються до катода і аноду. Випробування фотодетекторів показали, що їх зовнішня квантова ефективність, що відображає відношення виниклих носіїв заряду до числа потрапили на детектор фотонів, доходить до 25,3 відсотка.
Дослідники створили прототипи декількох типів, у тому числі масив фотодетекторів на гнучкій підкладці, а також напівсферичній підкладці. Вони продемонстрували роботу прототипів і показали, що їх можна використовувати як матриці для зчитування зображення:
Крім того, автори показали, що матеріал активного шару можна поміняти з фоточутливого на фотоемісійний і створити таким чином світлодіод. Автори дослідження вважають, що в майбутньому технологію можна буде доопрацювати і застосовувати для створення протезів очей.
На початку року група Майкла Макальпайна створили 3D-принтер, здатний друкувати на поверхні, що рухається, відстежуючи її переміщення. Як приклад вони показали процес друку на руці людини працюючого світлодіодного контуру, що отримує енергію від зовнішньої котушки з струмом.