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三维打印技术新突破:整体打出发光二极管
THE FIRST FULLY 3-D PRINTED LEDS ARE HERE
常炯编译
Quantum LED
量子发光二极管
上图是三维打印制成的发光二极管五层灯泡示意图
自从出现生产线后,三维打印技术被吹捧为制造行业当代最惊人创举。人们期盼着,有一天,每个家庭都是个微型工厂:下载CAD设计数据,打印自己眼镜、咖啡杯、鞋子以及家庭所需物品。不过现在,三维打印机大部分只能打印塑料玩具类似东西,最多打印一些抢枝、比萨饼和人体器官。
“在三维打印技术领域,最大进步是一次打印出多重材料制品。”机械工程师迈克尔·麦卡尔平( Michael McAlpine)说,“这通常是指用二种不同颜色塑料打印。”
然而,麦卡尔平和他在普林斯顿大学(Princeton University)的同事们打印出的产品远远超出两种不同色调的元器件。他们配制五种不同材料打印整个LED。虽然有其它团队宣称他们曾取得成果,但麦卡尔平指出它不是一个整个产品。他说:“那只是个线路板,还要装上合格的LED。”
更重要的是,普林斯顿团队三维打印机打出是量子点发光二极管(QLEDs)。这种二极管非常像电视和手机屏幕用的LEDs,他们希望量子有机发光二极管(QD LEDs)有更好效能。
发光二极管(LEDs)打印技巧
根据草图打印出LED,一台三维打印机是必备条件。他们花费10,000至20,000美元大约6个月时间装配成这台打印机。
打印出的LEDs有五层,见第一图。底层(Ag NP)是银质纳米微粒制成的金属环,作为连接电子线路板的金属接点。上面二层(PEDOT: PSS 和Poly-TPD)是有长长的化学名字的聚合物材料,共同一起把电流输送到第四层(CdSe-ZnS QDs)。那里的硒化镉微粒制成的量子触点用有硫化锌外壳包住。当电子撞击到量子点,电子通过由共晶镓铟制成的阴极层(EGaln),便发出最明亮的绿色或橙色光(见第二图)。
麦卡尔平介绍说,要把不同材料打印成一个产品,除金属与聚合物材料结合之外,有些材料是亲水性的,一些材料是防水性的:有些是液体,有些是固体。
打印出的LEDs质量性能基本符合iPhone屏幕要求标准,虽然不能与市场上真正高价的LEDs抗衡。但是,只要控制好量子点厚度和均匀性,调配好油默,打出的LEDs性能会更好。或许有一天,三维打印机价格跌下来,也许有人像家用电视和手机那样持有。
麦卡尔平却想到更振奋人心的可能性。他说:“微电子企业目前对二维元器件生产得手应心,如电视和手机屏幕。可是,三维打印机打出立体零件,甚至眼前还想像不出,比如修补我们身体的器官。”
麦卡尔平团队在去年三维打印成功仿生耳后,现计划打印晶体管。如此一来,他们打出的零器件具有电脑芯片那样的功能。
根据:
http://www.popsci.com/article/technology/first-fully-3-d-printed-leds-are-here
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