3D打印解決方案可保護(hù)電子設(shè)備免受靜電釋放影響

南極熊導(dǎo)讀：靜電釋放（ESD）保護(hù)對(duì)于化學(xué)和電子行業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)關(guān)鍵關(guān)注點(diǎn),。在電子領(lǐng)域,，ESD常常導(dǎo)致集成電路損壞,，因?yàn)閹щ娢矬w（比如人的手指或工具）會(huì)迅速釋放電壓和電流,。

2024年11月8日,，南極熊獲悉,，勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）的研究團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出一種創(chuàng)新的3D打印技術(shù),，該技術(shù)能夠生產(chǎn)具有定制孔隙結(jié)構(gòu)的彈性硅膠泡沫，用于為電子產(chǎn)品中的敏感元件提供全面的機(jī)械和電氣保護(hù),。新技術(shù)旨在減少設(shè)備和組件故障,，避免由此產(chǎn)生的成本增加和潛在的工作場(chǎng)所傷害。

△相關(guān)研究已發(fā)布在《應(yīng)用材料與界面》雜志,，題目為“3D打印硅膠中的靜電耗散”

技術(shù)研發(fā)背景

3D打印技術(shù)的飛速發(fā)展已經(jīng)打開了制造具有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的蜂窩泡沫的大門,，這些結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)可定制的壓縮機(jī)械性能。LLNL的研究人員巧妙地利用了這一技術(shù),，通過(guò)精確控制打印過(guò)程中的應(yīng)力分布,，設(shè)計(jì)出能夠均勻分散應(yīng)力的結(jié)構(gòu)，從而有效防止了永久變形的發(fā)生,。

此外,，3D打印技術(shù)在材料屬性方面的優(yōu)勢(shì)同樣令人矚目。研究人員能夠運(yùn)用定制樹脂,，通過(guò)調(diào)整其固有屬性來(lái)精確控制材料性能,，這些性能保持不變，不受材料數(shù)量的影響,。

直接墨水書寫（DIW）技術(shù)作為一種創(chuàng)新的擠出工藝,，在3D打印領(lǐng)域中脫穎而出,。這種技術(shù)允許逐層沉積具有特定流變特性的糊狀材料，構(gòu)建出復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu),。DIW特別適用于硅樹脂等材料的打印,，為3D打印技術(shù)的應(yīng)用拓展了更多可能性。

△將單壁碳納米管 (CNT) 摻入3D可打印硅氧烷彈性體中以消除靜電示意圖

創(chuàng)新硅樹脂配方通過(guò)DIW技術(shù)實(shí)現(xiàn)ESD保護(hù)封裝

在這項(xiàng)研究中,，硅樹脂因低揮發(fā)性,、良好的彈性和廣泛的熱穩(wěn)定性而受到青睞。通過(guò)直接墨水書寫（DIW）技術(shù),，這些硅樹脂已被成功加工并應(yīng)用于可穿戴技術(shù),、軟機(jī)器人以及其它結(jié)構(gòu)部件。

為了實(shí)現(xiàn)防靜電包裝的DIW打印,，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一系列混合研究,，最終開發(fā)出一種獨(dú)特的硅樹脂配方。該配方融合了碳納米管（CNT）濃縮物和流變改性劑（增稠劑）,，不僅確保了材料的可打印性,，還滿足了防靜電（ESD）所需的導(dǎo)電性能。CNT作為控制靜電積聚的優(yōu)質(zhì)導(dǎo)電添加劑,，而流變改性劑則允許在高分辨率下3D打印出具有定制孔隙率的結(jié)構(gòu),。

研究人員利用這種特殊配方的樹脂，直接將ESD結(jié)構(gòu)打印到電路板上,。這種打印結(jié)構(gòu)不僅為敏感電路提供了電氣保護(hù)，還充當(dāng)了緩沖墊的角色,。為了測(cè)試性能,，研究人員進(jìn)行了錘擊電路板的實(shí)驗(yàn)。

盡管該團(tuán)隊(duì)指出,，未來(lái)仍需對(duì)打印結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),，但初步測(cè)試表明，這些封裝功能已經(jīng)能夠按照預(yù)期運(yùn)行,。這些封裝技術(shù)可能對(duì)醫(yī)療設(shè)備,、機(jī)器人以及其它專用設(shè)備的應(yīng)用具有重要意義。

LLNL的研究成果不僅在保護(hù)電子設(shè)備方面具有潛在應(yīng)用,，還可能對(duì)航空航天,、汽車、生物醫(yī)療設(shè)備等對(duì)材料性能要求極高的領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響,。隨著3D打印技術(shù)的不斷進(jìn)步,，我們有理由相信，未來(lái)會(huì)有更多創(chuàng)新應(yīng)用的出現(xiàn),，為制造業(yè)帶來(lái)革命性的變革,。