O descoperire întâmplătoare care ar putea face tehnologia de comutare mai accesibilă
Perspectiv: Semiconductorii sunt esențiali pentru electronica actuală, oferind capacități de calcul și capacitatea de a controla semnalele electrice. Ele sunt, de asemenea, foarte complexe și costisitoare, așa că cercetătorii au propus o modalitate ieftină, „fără semiconductori” de a realiza democratizarea electronică.
O echipă de oameni de știință de la MIT a făcut o descoperire remarcabilă în timp ce încerca să facă bobine magnetice folosind imprimarea prin extrudare. Procesul topește un filament și ejectează materialul rezultat dintr-o duză, imprimând o formă 3D strat cu strat. Extrudarea este o metodă cunoscută de imprimare 3D pe care inginerii o pot folosi pentru a genera porți logice care pot controla electricitatea fără componente semiconductoare.
Cercetătorii susțin că metoda lor este potrivită pentru imprimarea siguranțelor resetabile, un element esențial pentru electronica activă. Echipa a fabricat dispozitivele cu mașini de imprimare 3D standard și accesibile și material polimeric biodegradabil și ieftin, dopat cu nanoparticule de cupru. Ei au descoperit că, dacă o cantitate mare de curent electric trece prin material, porțile logice imprimate prezintă o creștere a rezistenței electrice înainte de a reveni la starea lor inițială după ce fluxul de curent este întrerupt.
În studiul lor, inginerul MIT Jorge Cañada și cercetătorul principal Luis Fernando Velásquez-García au exploatat această capacitate asemănătoare semiconductorilor de a imprima comutatoare. Deși nu au capacități de calcul în comparație cu tranzistoarele pe bază de siliciu, aceste comutatoare polimerice au funcționat bine în mai multe funcții mecanice, cum ar fi pornirea și oprirea unui motor.
„Această tehnologie are picioare reale. Deși nu putem concura cu siliciul ca semiconductor, ideea noastră nu este să înlocuim neapărat ceea ce există, ci să împingem tehnologia de imprimare 3D într-un teritoriu neexplorat. Pe scurt, este vorba de democratizarea tehnologiei. ar putea permite oricui să creeze hardware inteligent departe de centrele tradiționale de producție”, a declarat Velásquez-García pentru MIT News.
Porțile logice imprimate erau fiabile chiar și după mii de cicluri de comutare. Velásquez-García a explicat că producătorii ar putea folosi această metodă în dispozitive ieftine care nu au nevoie de „cel mai bun” cip pe bază de tranzistori de pe piață.
„La sfârșitul zilei, tot ce îți pasă este dacă dispozitivul tău poate îndeplini sarcina”, a spus el. „Această tehnologie este capabilă să satisfacă o astfel de constrângere”.
Echipa MIT încearcă să descrie metoda de imprimare 3D recent descoperită ca o soluție potențială la problema de accesibilitate a producției de semiconductori. Componentele electronice active au devenit foarte căutate în timpul pandemiei de COVID-19, provocând implicații globale critice și o creștere semnificativă a prețurilor.
Porțile logice imprimabile cu ușurință, cu „rețeta” materialului adecvat, ar putea oferi o cale alternativă la fabricarea electronicelor în laboratoare, companii și chiar în case private, fără a fi nevoie să cedeți speculațiilor economice sau monopolului de producție. Cu toate acestea, echipa încă lucrează pentru a dezvolta o versiune îmbunătățită a tehnologiei sale. În cele din urmă, ei doresc să avanseze tehnica suficient pentru a imprima electronice complet dezvoltate, cu circuite mai complexe și performanțe mai bune.
