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Estruturas compostas tridimensionais (3D) de metal-plástico têm ampla aplicabilidade potencial em eletrônicos inteligentes, micro/nanosensing, dispositivos de internet das coisas (IoT) e até mesmo computação quântica. Os dispositivos construídos com essas estruturas têm um maior grau de liberdade de design e podem ter recursos mais complexos, geometria complexa e tamanhos cada vez menores. Mas os métodos atuais para fabricar essas peças são caros e complicados.
Recentemente, um grupo de pesquisadores do Japão e de Cingapura desenvolveu um novo processo de impressão 3D de processamento de luz digital multimaterial (MM-DLP3DP) para fabricar estruturas compostas de metal-plástico com formas arbitrariamente complexas. Explicando a motivação por trás do estudo, os principais autores Professor Shinjiro Umezu, Sr. Kewei Song da Waseda University e Professor Hirotaka Sato da Nanyang Technological University, estado de Cingapura, “Robôs e dispositivos IoT estão evoluindo em um ritmo relâmpago. Assim, a tecnologia para fabricar eles também devem evoluir. Embora a tecnologia existente possa fabricar circuitos 3D, o empilhamento de circuitos planos ainda é uma área ativa de pesquisa. Queríamos abordar essa questão para criar dispositivos altamente funcionais para promover o progresso e o desenvolvimento da sociedade humana.” O estudo foi publicado na ACS Applied Materials & Interfaces.
O processo MM-DLP3DP é um processo de várias etapas que começa com a preparação dos precursores ativos – produtos químicos que podem ser convertidos no produto químico desejado após a impressão 3D, pois o produto químico desejado não pode ser impresso em 3D. Aqui, os íons de paládio são adicionados às resinas fotopolimerizáveis para preparar os precursores ativos. Isso é feito para promover o galvanoplastia (ELP), um processo que descreve a redução autocatalítica de íons metálicos em uma solução aquosa para formar um revestimento metálico. Em seguida, o aparelho MM-DL3DP é usado para fabricar microestruturas contendo regiões aninhadas da resina ou do precursor ativo. Finalmente, esses materiais são banhados diretamente e padrões de metal 3D são adicionados a eles usando ELP.
A equipe de pesquisa fabricou uma variedade de peças com topologias complexas para demonstrar as capacidades de fabricação da técnica proposta. Essas peças tinham estruturas complexas com camadas de aninhamento multimateriais, incluindo estruturas ocas microporosas e minúsculas, a menor das quais tinha 40 μm de tamanho. Além disso, os padrões de metal nessas peças eram muito específicos e podiam ser controlados com precisão. A equipe também fabricou placas de circuito 3D com topologias metálicas complexas, como um circuito estéreo de LED com níquel e um circuito 3D de dupla face com cobre.
“Usando o processo MM-DLP3DP, peças 3D de metal e plástico arbitrariamente complexas com padrões de metal específicos podem ser fabricadas. Além disso, induzir seletivamente a deposição de metal usando precursores ativos pode fornecer revestimentos de metal de maior qualidade. Juntos, esses fatores podem contribuir para o desenvolvimento de microeletrônica 3D integrada e personalizável”, afirmam Umezu, Song e Sato.
O novo processo de fabricação promete ser uma tecnologia inovadora para a fabricação de circuitos, com aplicações em diversas tecnologias, incluindo eletrônica 3D, metamateriais, dispositivos vestíveis flexíveis e eletrodos ocos de metal.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Waseda. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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