经过 新加坡科技设计大学
从传统 2D 微流体结构到 3D 微流体结构的转变是微流体技术的重大进步，为科学和工业应用带来了好处。这些 3D 系统在填充液态金属等导电材料时，通过并行操作和软弹性体网络提高吞吐量，从而实现微流体和电子器件的集成。
然而，传统方法（例如需要洁净室设施的软光刻制造）在实现全自动 3D 互连微通道方面存在局限性。这些方法涉及的手动程序，包括聚二甲基硅氧烷（PDMS）成型和层间对准，阻碍了微流控器件生产的自动化潜力。
3D 打印是传统微流体制造方法的一种有前途的替代方法。立体光刻设备 (SLA) 和数字光处理 (DLP) 等光聚合技术能够创建复杂的微通道。
虽然光聚合技术可以实现柔性设备，但在光打印过程中集成电子元件等外部组件仍然存在挑战。
熔融沉积建模 (FDM) 和直接墨水写入 (DIW) 等基于挤出的方法可实现自动化制造，但在打印弹性空心结构时面临困难。关键的挑战是找到一种墨水，能够平衡组件嵌入的柔软性和结构完整性的坚固性，以实现具有嵌入式功能的完全打印、互连的微流体设备。
截至目前，现有的3D打印技术尚未同时实现1）无需支撑材料或后处理的互连多层微通道的直接打印和2）打印过程中电子元件的集成。
新加坡科技设计大学 (SUTD) 软流体实验室的研究人员在 2017 年发表的一项研究中解决了这两个重大挑战 先进功能材料 :
1. 直接打印互连多层微通道
DIW 3D 打印的设置经过优化，可为硅酮密封胶创建无支撑的中空结构，确保挤压结构不会塌陷。研究小组进一步扩展了这一演示，以制造层间具有通孔的互连多层微通道；无线通信天线等电子设备通常需要这种微通道（和电线）的几何形状。
2、电子元件集成
另一个挑战是在 3D 打印过程中将电子元件集成到微通道中。对于立即固化的树脂来说这是很难实现的。
研究团队利用逐渐固化的树脂来嵌入和固定小型电子元件（例如 RFID 标签和 LED 芯片）。当液态金属通过通道灌注时，这些元件与微通道的自对准允许组件与电线的自组装。
为什么这项技术很重要？
虽然许多电子设备需要导线的 3D 配置，例如线圈中的跳线，但通过传统的 3D 打印方法实现这一点具有挑战性。
SUTD 研究团队提出了一种简单的解决方案来实现具有如此复杂配置的设备。通过将液态金属注入包含嵌入式电子元件的 3D 多层微通道中，可以促进导线与这些元件的自组装，从而简化柔性和可拉伸液态金属线圈的制造。
更多信息： Kento Yamagishi 等人，使用直接打印 3D 微通道网络的柔性且可拉伸的液态金属微流体电子器件， 先进功能材料 （2023）。 DOI：10.1002/adfm.202311219
期刊信息： 先进功能材料
由...提供 新加坡科技设计大学
