探索液态金属印刷电子电路技术

印刷电子技术若能突破材料与量产的瓶颈，将颠覆许多大型生产线的商业模式。中国科学院理化技术研究所的科研团队，首次研制出纸上直接生成电子电路的技术，并做出了桌面式3D自动打印原型样机。经测试，导电性、可靠性良好，实现了3D机电复合系统的直接打印。这意味着，新方法不但可以打印平面电路，还能完成立体复杂电路及其支撑件的直接生成。而打印一张A4纸大小的纸基电路板，目前只需要十几分钟，但对复杂电路图案，打印时间可能会长一些。图5-43为采用增材制造工艺打印在纸上的电子电路。

图5-43 纸上“打印”的电子电路(www.xing528.com)

常规的电路板制造工序通常较为耗时、耗材、耗能，而印刷电子方法就像印刷文字一样，直接在基板上形成能导电的线路和图案，能将传统的7至8道工序缩短至3至4道，快速灵活。但这种方法受到“墨水”的束缚。为了让印上去的“墨水”导电，常常需要采用导电聚合物或添加纳米颗粒材料并通过高温固化或特定化学反应来实现。液态金属印刷电子方法则将印刷电子向前推进了一大步，它的基本观念在于：“墨水”就是液态金属，打出来就能成为电路。传统工艺下，电子工程师若需更改电路板，需用化学药水做处理，经过刻蚀等步骤才能形成自己的设计。而新的液态金属打印方法，让漫长的设计过程变得唾手可得。

相比于常用的塑料基底，纸张具有成本低、便携、易降解、折叠、回收利用方便等特点，是一种绿色、环保、廉价的电路材料。纸张代替塑料，直接打印取代集成生产，虽然离现实还很远，但这一技术有望改变传统电子电路制造规则。个性化的电路设计方法，使其在电子工程、个性化电子元件设计和制造加工、创意设计等方面有较大的应用空间。