В MIT случайно изобрели 3D-печать простой электроники без полупроводников

Исследователи из MIT неожиданно нашли способ транзисторов и других компонентов электроники без использования полупроводников.

Основная проблема 3D-печати электроники заключается в том, что полупроводниковые элементы состоят из тонких слоев кремния и чрезвычайно хрупкие. Их функциональности может влиять пыль, температура и влажность. Поэтому чипы создаются в чистых помещениях, где все факторы строго контролируются, чтобы гарантировать точную работу микросхем.

Современный дизайн микросхем чрезвычайно сложный: они состоят из миллиардов транзисторов и изготавливаются по нанометровым технологиям. Этот процесс гораздо точнее, чем позволяют возможности современных 3D-принтеров.

Ученые MIT на самом деле не пытались воспроизвести современные чипы и даже не думали о чем-то подобном — возможность появилась почти случайно. Ранее в этом году они изготовили магнитные катушки индуктивности с помощью процесса, называемого экструзионной печатью — когда принтер расплавляет нить и разбрызгивает материал через сопло, изготавливая объект слой за слоем.

Исследователи заметили, что материал, который они использовали, полимерная нить, легированная наночастицами меди, проявляет большой всплеск сопротивления, когда они пропускают через нее большой ток. Как только ток выключался, сопротивление возвращалось к нормальному значению. Свойство изменять сопротивление под воздействием тока позволяет создавать транзисторы.

Команда продемонстрировала полностью напечатанные на 3D-принтере многоразовые предохранители и транзисторы с использованием этого недорогого материала. Имея размер в несколько сотен микрон, эти транзисторы не такие маленькие и производительные, как в современном процессоре. Однако они долговечны и могут использоваться для простых задач.

Благодаря биоразлагаемому материалу и отсутствию потребности в чистых помещениях этот метод изготовления простой электроники может найти применение в местах, где сложно изготавливать высококачественные устройства, например в отдаленных исследовательских лабораториях, даже на борту космических кораблей. Исследование опубликованный в журнале Virtual and Physical Prototyping.

Источники: MIT, New Atlas