印刷技術(shù)多用 助力生物降解性材料基板研究

導(dǎo)讀：日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所與美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校（UCSD）合作開發(fā)出了利用印刷技術(shù)在生物降解性材料基板上形成電子布線的技術(shù)。

日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所與美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校（UCSD）合作開發(fā)出了利用印刷技術(shù)在生物降解性材料基板上形成電子布線的技術(shù)。

從藥片到植物種子，“兆級(jí)傳感器（trillionsensor）”可獲得所有物體的信息，作為可大量且低成本生產(chǎn)兆級(jí)傳感器的技術(shù)，業(yè)內(nèi)將目光投向了印刷技術(shù)。另外，如果在藥片和食品中內(nèi)置傳感器、在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用傳感器的話，在傳感器進(jìn)入人體內(nèi)以后，需要能溶解并排出體外，為此，采用了在生物降解性材料上使用印刷技術(shù)的方法。

向模子中澆注揮發(fā)性油墨

此次開發(fā)的印刷技術(shù)結(jié)合使用油墨和模子。在基板上形成布線時(shí)，要向模子內(nèi)注入導(dǎo)電性油墨。一般存在的課題是：即使向模子注入油墨，有時(shí)也因?yàn)闆]有縫隙而進(jìn)不去、以及不能從模子上徹底地剝離。

于是，研究人員此次在油墨和模子上想辦法。油墨是揮發(fā)性的，揮發(fā)后氣體可以從模子中跑掉。模子采用的是不通液體、只通氣體的材料。結(jié)果，油墨在彎月面力作用下進(jìn)入模子，隨著油墨揮發(fā)、氣體泄漏，油墨如同被吸入模子一般。這樣就不會(huì)出現(xiàn)上述問題。該技術(shù)主要是UCSD教授、雅各布工程學(xué)院院長(zhǎng)AlbertP.Pisano開發(fā)的。

用有使用經(jīng)驗(yàn)的生物降解性材料進(jìn)行驗(yàn)證

此次，研究人員將這種印刷方法應(yīng)用在了生物降解性材料的基板上。生物降解性材料選擇的是聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）、聚己內(nèi)酯（PCL）、聚羥基丁酸酯（PHB）、聚乳酸羥基乙酸（PLGA）、羥基丁酸-羥基戊酸共聚酯（PHBV）等已在醫(yī)療領(lǐng)域采用的普通材料。

這些材料大多表面有微細(xì)的凹凸，在其上采用上述的印刷方法時(shí)，有可能出現(xiàn)漏油墨或油墨不緊貼基板等現(xiàn)象。產(chǎn)綜研“優(yōu)化了將模子按在基板上的壓力等”（該研究所制造技術(shù)研究部門兆級(jí)傳感器研究組組長(zhǎng)寺崎正）。

在PLA及PHBV等材料上形成20幾μm寬的金屬布線后，沒有發(fā)現(xiàn)漏油墨及剝離等現(xiàn)象。另外，還發(fā)現(xiàn)生物降解性材料的功能也未受影響，成功得到分解。

目標(biāo)單價(jià)是0.0001美元

兆級(jí)傳感器是由美國(guó)提出的概念。這個(gè)概念是美國(guó)企業(yè)家JanuszBryzek為了在實(shí)現(xiàn)了每年使用超過1萬億個(gè)傳感器的社會(huì)以后，為解決社會(huì)課題而提出的。Pisano很早就贊同這一概念，一直推進(jìn)這方面的研究。

Bryzek等人的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)傳感器的大量生產(chǎn)和大幅降低傳感器的成本。用于檢測(cè)食品新鮮度及檢測(cè)飲用時(shí)間時(shí)，傳感器的目標(biāo)單價(jià)是0.001美元。用于植物生長(zhǎng)管理時(shí)，在每粒種子上配備的傳感器目標(biāo)單價(jià)為0.0001美元?，F(xiàn)有的Si傳感器很難降到如此低的價(jià)格。通過采用印刷方法，傳感器的成本將比Si傳感器降低兩位數(shù)。

產(chǎn)綜研的寺崎非常贊同兆級(jí)傳感器的概念，加入了Pisano的研究室。并且，共同研究此次的制造方法長(zhǎng)達(dá)數(shù)月。他回到產(chǎn)綜研后，于2015年4月成立了兆級(jí)傳感器研究組，并擔(dān)任組長(zhǎng)。