Additiv hergestellte (AM) dreidimensionale (3D) Mesostrukturen weisen geometrisch optimale mechanische, thermische und optische Eigenschaften auf, die künftige Technologien in den Bereichen Mikrorobotik, Energiegewinnung und Biosensorik im Mikrometer- bis Millimetermaßstab vorantreiben könnten. Wir stellen eine Strategie zur Umwandlung von AM-Mesostrukturen in 3D-Elektronik vor, indem wir nanoskalige leitende Filme auf 3D-gedruckten Polymeren wachsen lassen. Diese hochgradig verallgemeinerbare Methode nutzt die Präzisions-Atomschichtabscheidung (ALD) von leitenden Metalloxiden auf ultraglatten Photopolymer-Gittern, die mit hochauflösender Mikrostereolithographie gedruckt wurden.
Die Kontrolle des elektronischen 3D-Transports wird durch die Abstimmung des konformen Wachstums von ultradünnen amorphen und kristallinen leitenden Metalloxiden demonstriert. Um die Skalierung der elektrischen 3D-Eigenschaften zu verstehen, wird die Graphentheorie angewendet, um den Netzwerkwiderstand zu berechnen und die Leitfähigkeit der 3D-Mesostrukturen präzise zu gestalten. Schließlich wird eine 3D-verstärkte multimodale Sensorik für chemische, thermische und mechanische Reize demonstriert, die die Empfindlichkeit gegenüber 2D-Filmen geometrisch um 1003 erhöht und eine neue Klasse von stromsparenden, 3D-druckbaren Sensoren ermöglicht.
Derzeit sind für 3D-Mesoskalengitter additive Fertigungsverfahren wie Stereolithografie (SLA) und Zwei-Photonen-Nanolithografie erforderlich, da die Mikrobearbeitungsmethoden von Natur aus nur begrenzt in der Lage sind, komplexe 3D-Geometrien herzustellen. Künftige Fortschritte in der additiven Fertigung könnten dieses Hindernis für miniaturisierte, multifunktionale Systeme überwinden, wenn elektronische Funktionen in 3D-Mesostrukturen integriert werden können und gleichzeitig deren geometrische Vorteile genutzt werden.
Lesen Sie dieses Whitepaper, um zu erfahren, wie die Mikro-3D-Drucktechnologie dazu beiträgt, dass Mesostrukturen zu wichtigen Arbeiten in Wissenschaft und Technik werden.