麻省理工學(xué)院的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種簡單，低成本的方法，可對具有高性能“壓電”特性的3D打印超薄膜進(jìn)行打印，可將其用于柔性電子產(chǎn)品或高度敏感的生物傳感器中。

壓電材料響應(yīng)于物理應(yīng)變而產(chǎn)生電壓，并且它們通過物理變形而響應(yīng)于電壓。它們通常用于換能器，將一種形式的能量轉(zhuǎn)換為另一種形式。例如，機(jī)器人執(zhí)行器使用壓電材料來響應(yīng)電信號來移動關(guān)節(jié)和零件。并且各種傳感器使用這些材料將壓力，溫度，力和其他物理刺激的變化轉(zhuǎn)換為可測量的電信號。

多年來，研究人員一直在嘗試開發(fā)壓電超薄膜，該薄膜可用作能量收集器，觸摸屏的靈敏壓力傳感器以及柔性電子產(chǎn)品中的其他組件。該膜還可用作微型生物傳感器，其靈敏度足以檢測某些疾病和狀況的生物標(biāo)志物分子。

這些應(yīng)用中選擇的材料通常是一種陶瓷，由于其極薄的特性，其晶體結(jié)構(gòu)會在高頻下產(chǎn)生共振。(較高的頻率基本上可以轉(zhuǎn)化為更快的速度和更高的靈敏度。)但是，使用傳統(tǒng)的制造技術(shù)，制造陶瓷超薄薄膜是一個復(fù)雜且昂貴的過程。

在最近發(fā)表在《應(yīng)用材料與接口》雜志上的一篇論文中，麻省理工學(xué)院的研究人員描述了一種通過將增材制造技術(shù)應(yīng)用于在室溫下逐層構(gòu)建物體的過程，來實現(xiàn)厚度約100納米的3-D打印陶瓷換能器的方法?？梢栽谌嵝曰迳嫌∷⑦@些膜而不會降低性能，并且可以在大約5 GHz的頻率下產(chǎn)生共振，這對于高性能生物傳感器來說已經(jīng)足夠高了。

電氣工程和計算機(jī)科學(xué)系微系統(tǒng)技術(shù)實驗室(MTL)的研究員Luis FernandoVela?quez-García說：“制造轉(zhuǎn)導(dǎo)組件是技術(shù)革命的核心。” “到目前為止，人們一直認(rèn)為3D打印的傳感材料的性能會很差。但是，我們已經(jīng)開發(fā)了一種在室溫下用于壓電換能器的增材制造方法，并且該材料以千兆赫茲級的頻率振蕩，這是一個數(shù)量級。比以前通過3D打印制造的任何產(chǎn)品都要高。”