MIT利用普通3D打印機(jī)制造出微電子機(jī)械系統(tǒng) 成本僅1%！

除了在傳統(tǒng)制造業(yè)中逐漸開(kāi)始發(fā)揮重要作用，3D打印技術(shù)在微觀制造領(lǐng)域也開(kāi)始斬頭露角。近日，麻省理工學(xué)院（MIT）微系統(tǒng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（MTL）的科學(xué)家們就開(kāi)發(fā)出了一種方法，能夠使用普通桌面級(jí)3D打印機(jī)制造出高質(zhì)量的微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），而成本僅僅是當(dāng)前市場(chǎng)同類(lèi)產(chǎn)品的1%。

MTL的專(zhuān)長(zhǎng)是研發(fā)小型設(shè)備，以及尺度更小的納米機(jī)電系統(tǒng)。MEMS的組件尺寸通常在1-100微米之間。雖然在2014年的市場(chǎng)價(jià)值達(dá)到了120億美元，不過(guò)這個(gè)產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)上還是遇到了障礙 — 要制造MEMS就需要先進(jìn)的半導(dǎo)體制造設(shè)備，而它們的造價(jià)十分高昂，往往要數(shù)百萬(wàn)美元。因此，目前MEMS的產(chǎn)品市場(chǎng)上只有區(qū)區(qū)幾種設(shè)備，比如用于智能手機(jī)屏幕的加速計(jì)。

不過(guò)MTL此次的研究成果卻有望改變這種狀況，這是因?yàn)椋旱谝弧⑦@種使用普通桌面級(jí)3D打印機(jī)制造出來(lái)的MEMS氣體傳感器能夠運(yùn)行得與使用昂貴設(shè)備制造的同類(lèi)產(chǎn)品一樣好；第二、它表明，這種桌面級(jí)設(shè)備的核心組件是可以使用3D打印機(jī)制造的。

目前，研究者們已經(jīng)能夠通過(guò)消除制造過(guò)程中最昂貴的因素（高溫和真空），以極低的成本制造出MEMS氣體傳感器的組件了。“我們正在使用的3D打印技術(shù)是基于低溫和非真空環(huán)境的，”主研究員Luis Fernando Velásquez-García表示，“我們達(dá)到過(guò)的最高溫度是60℃。在一塊芯片中，你可能需要植入氧化物，而這要在1000℃下才能實(shí)現(xiàn)。在許多情況下，反應(yīng)器需要高度真空的環(huán)境才能避免受到污染。另外，我們還大大提高了設(shè)備的制造速度 — 上面所說(shuō)的組件從開(kāi)始到完全制成只用了幾個(gè)小時(shí)。”

據(jù)中國(guó)3D打印專(zhuān)業(yè)媒體平臺(tái)南極熊了解，MTL的這種經(jīng)濟(jì)型氣體傳感器采用了氧化石墨烯材料。由于厚度非常小，這種結(jié)構(gòu)與氣體分子間的相互作用改變了后者的抗性，也就是說(shuō)令它們變得更容易被檢測(cè)到。“我們與幾百美元的商用設(shè)備進(jìn)行了對(duì)比，”Velásquez-García表示，“結(jié)果顯示，我們的設(shè)備不但速度更快，而且更加精準(zhǔn)。”

盡管在開(kāi)發(fā)的最初階段，研究者們使用了較為昂貴的常規(guī)電噴霧器，不過(guò)很快他們就發(fā)現(xiàn)，原來(lái)使用桌面級(jí)3D打印機(jī)就能制造出尺寸和性能都不遜于常規(guī)產(chǎn)品的發(fā)射器。此外，3D打印還為他們帶來(lái)了一個(gè)好處，那就是能夠隨意制造具有特殊用途的定制化元件，而這令整個(gè)制造過(guò)程變得更有結(jié)構(gòu)性。“開(kāi)始設(shè)計(jì)的時(shí)候我們什么都不知道，但到了本周快結(jié)束的時(shí)候，我們已經(jīng)迭代了近15次了，而且每一代都比前一代表現(xiàn)得更好。”

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《MIT全新“偏振3D”把掃描儀精度提高1000倍》

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