三維曲面電子電路作為一種前沿技術(shù)，通過將電子元件和電路直接集成在三維曲面結(jié)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)了電子設(shè)備的小型化、輕量化和功能多樣化。該技術(shù)突破了傳統(tǒng)平面電路的局限，為電子產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了更多可能性，被廣泛的應(yīng)用于可穿戴設(shè)備、智能蒙皮、曲面天線等領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)的制造方法在實(shí)現(xiàn)高分辨率、高性能的三維曲面單層及多層電子設(shè)備的集成制造仍然面臨著巨大挑戰(zhàn)，特別是在自由形態(tài)表面上制造曲面共形電路。
     基于此，青島理工大學(xué)蘭紅波教授&張廣明教授提出了一種基于局部極化電場驅(qū)動垂直噴射曲面共形3D打印技術(shù)，用于制造高分辨率、高性能的三維曲面共形單層/多層電子電路。首先，通過數(shù)值模擬和噴射行為的觀察證明了所提出的方法具有更高的電場穩(wěn)定性和對稱的電場分布，能夠產(chǎn)生穩(wěn)定且垂直向下的噴射，確保了高精度和高分辨率的三維曲面/共形打印（圖1-圖3）；

然后，探究了不同打印工藝參數(shù)對導(dǎo)電層和層間介質(zhì)層的一致性的影響規(guī)律，利用優(yōu)化的打印工藝參數(shù)在不同曲面結(jié)構(gòu)和材料上實(shí)現(xiàn)了具有不同線寬（最小可實(shí)現(xiàn)線寬為8 μm的螺旋圖案）的曲面共形電路的打印（圖4），所制造的三維曲面共形電路展現(xiàn)出優(yōu)異的導(dǎo)電性（4.44×10^7 S/m）和良好的附著力（在100次附著力測試中電阻增加可以忽略不計(jì)）；

進(jìn)一步的，針對曲面共形多層電路中垂直互聯(lián)的問題，提出了紫外激光打孔和電場驅(qū)動共形微3D打印技術(shù)相結(jié)合的方法，解決了曲面多層電路中的垂直互聯(lián)問題，并且研究了激光打孔工藝參數(shù)對微孔深度及形貌的影響，獲得了孔深可控的工藝窗口，最后，通過曲面共形多層加熱顯示電路和多層數(shù)字顯示LED陣列（圖5-圖7），驗(yàn)證了該技術(shù)在任意曲面基底上制造單層/多層曲面共形電路的可行性與普適性，為探索高分辨率三維曲面共形電路和曲面多層電子設(shè)備提供了一種全新的解決方案。

相關(guān)研究成果以“Directly printing high-resolution, high-performance 3D curved electronics based on locally polarized electric-field-driven vertical jetting”為題，發(fā)表在《Additive Manufacturing》期刊上。
 

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