Elektronika z drukarki 3D bez użycia półprzewodników. Naukowcy osiągnęli coś wielkiego
Naukowcy z MIT opracowali właśnie metodę drukowania w 3D aktywnej elektroniki – tranzystorów i elementów sterujących sygnałami elektrycznymi – całkowicie bez użycia tradycyjnych półprzewodników. To odkrycie jest przełomowe nie bez powodu, bo może znacznie rozszerzyć możliwości produkcji elektroniki, a szczególnie w miejscach, gdzie tradycyjne metody produkcji są niepraktyczne. Mowa o odległych stacjach badawczych na Ziemi, na orbicie czy nawet o statkach kosmicznych. Innymi słowy, dzięki temu osiągnięciu elektronika może wejść we wręcz zupełnie nową erę.
Czytaj też: Stal nierdzewna mocniejsza niż kiedykolwiek. Tak druk 3D zmienia nasz świat
Pamiętajmy, że półprzewodniki, to szczególny rodzaj materiałów, które np. pozwalają tranzystorom na przełączanie się, tworząc zero-jedynkowe bramki logiczne, które napędzają wszystko – od smartfonów po laptopy. Jednak produkcja półprzewodników to proces niezwykle trudny bez ich wrażliwą naturę. Wymaga bowiem sterylnie wręcz czystych pomieszczeń, w których kontroluje się precyzyjnie nie tylko temperaturę, ale też wilgotność i jakość powietrza, bo nawet najmniejsze cząsteczki kurzu mogą sprawić, że chip półprzewodnikowy stanie się bezużyteczny. Takie wymogi windują koszty produkcyjne i sprawiają, że włączenie półprzewodników do drukowanej elektroniki 3D jest niemożliwe… a raczej było, bo naukowcy z MIT dokonali czegoś wielkiego.
Specjaliści podczas prac nad projektem związanym z cewkami magnetycznymi, wpadli na wyjątkowy polimer z domieszką miedzi. Wtedy to przypadkowo zaobserwowali, że gdy prąd elektryczny przepływał przez ten polimer, jego rezystancja gwałtownie rosła, a gdy prądu zabrakło, ta rezystancja wracała do normy. Innymi słowy, jego zachowanie odpowiadało zachowaniu tradycyjnych półprzewodników i to właśnie odkrycie otworzyło drzwi do tworzenia prostych, drukowanych w 3D elementów elektronicznych bez potrzeby stosowania krzemu i przestrzegania specjalnie wymagających warunków.
Czytaj też: Zbrojeniowa rewolucja prosto z drukarki 3D. Oto jak USA chcą produkować najpotężniejsze bronie
Po tym odkryciu zespół zdołał wydrukować w 3D podstawowe, ale funkcjonalne komponenty, takie jak bezpieczniki samoresetujące i tranzystory. Choć te elementy są znacznie większe i mniej wydajne niż te, które znajdują się we współczesnej elektronice komercyjnej, to są one trwałe i mogą być używane w różnych prostych zastosowaniach, stanowiąc elementy sterujące silnikami czy będące częściami obwodów zintegrowanych. Tego typu możliwość drukowania elektroniki bez półprzewodników może mieć dalekosiężne konsekwencje, bo może rozpowszechnić produkcję elektroniki poprzez zmniejszenie zależności od drogich, specjalistycznych fabryk. Tyczy się to nie tylko naszych gospodarstw domowych, placówek mniejszych firm, ale nawet również statków kosmicznych czy baz na innych ciałach niebieskich. Nie będą na niego narzekać nawet ekologowie, bo materiał użyty w eksperymentach MIT jest biodegradowalny, ale musimy pamiętać, że ta technologia jest wciąż we wczesnym stadium rozwoju, a naukowcy ciągle ją ulepszają.