Drukowana elektronika strukturalna z Politechniki Warszawskiej

Heterofazowe materiały funkcjonalne dla elektroniki strukturalnej. Brzmi strasznie? Wręcz przeciwnie. Dr inż. Marcin Słoma z Wydziału Mechatroniki pracuje nad koncepcją materiałów, które, wbrew pozorom, wiele w codziennym życiu ułatwią. Naukowiec z Politechniki Warszawskiej na swoje badania otrzymał od Fundacji na rzecz Nauki Polskiej 1,98 mln złotych. Wszystko to w ramach programu FIRST TEAM, dzięki któremu młodzi naukowcy mogą prowadzić badania o przełomowym znaczeniu naukowym lub gospodarczym. Jaki przełom szykuje nam dr Słoma? – Chodzi o materiały kompozytowe, które będzie można wykorzystać do drukowania przestrzennych układów elektronicznych – tłumaczy. Drukowana elektronika 3D Dr Słoma chce zastąpić klasyczne metody budowania układów elektronicznych technologią druku 3d, tak żeby np. w przyszłości wydrukować telefon lub tablet.. Oczywiście technologia ogranicza nas pod pewnymi względami – wydrukowanie układów scalonych wysokiej wydajności nie jest jeszcze możliwe i nie jest też właściwie potrzebne. – Ścieżki, rezystory, anteny, przełączniki, może nawet elementy świecące można byłoby wydrukować – wylicza dr Marcin Słoma. – Chodzi o to, żeby w jednym procesie i na jednym urządzeniu wykonywać zarówno obudowę, jak i obwód elektroniczny. Celem projektu jest opracowanie takich materiałów, które pozwolą na drukowanie ścieżek przewodzących, rezystorów, czujników. – Jeśli badania będą szły po mojej myśli, chciałbym wydrukować nawet takie elementy jak silnik czy głośnik, a ostatecznie niemal cały układ elektroniczny – zapowiada dr Słoma. Prościej, taniej, lepiej Elektronika strukturalna to elementy i obwody elektroniczne będące częścią budowli, obudów i innych elementów konstrukcyjnych (karoserie samochodów, mosty), zintegrowane w objętości elementu lub umieszczone na jego powierzchni. Już dziś jej siostrzana technologia elektroniki drukowanej umożliwia masową produkcję elementów o mało i średnio skomplikowanej budowie. Dzięki tej technologii drukowane elementy są bardziej funkcjonalne, tańsze w produkcji, a indywidualne potrzeby klienta nie są przeszkodą gdyż można łatwo wprowadzać zmiany do projektu. Nic dziwnego, że elektronika strukturalna jest w kręgu zainteresowań badaczy na całym świecie, prace związane z tym tematem prowadzone są już na Uniwersytecie Harvarda, w Kalifornijskim Instytucie Technologicznym czy na Uniwersytecie w Berkeley. Drukowana 3D elektronika strukturalna może być wykorzystana w wielu dziedzinach: w motoryzacji, wojsku, medycynie, a także w inżynierii lądowej i budownictwie. Zainteresowali się nią również producenci samolotów, którzy pracują nad tym, aby przewody zastąpić ścieżkami w poszyciu maszyn, co pozwoliłoby „odchudzić” samoloty nawet o kilka ton. Wykorzystując tę technologię nie dość, że oszczędzamy czas i pieniądze, to jeszcze nie zanieczyszczamy środowiska. – Zużywamy tyle materiału, ile jest nam potrzebne do produkcji – mówi o zaletach druku 3d dr Marcin Słona. – Wytwarzamy mniej odpadów, pracownicy nie są narażeni na toksyczne substancje. Zrób to sam? Dziś proste drukarki 3D można kupić na potrzeby domowe. Czy każdy z nas w przyszłości, dzięki materiałom opracowywanym na Wydziale Mechatroniki PW, będzie mógł wydrukować sobie np. telefon? Raczej nie, ponieważ do materiałów, nad którymi pracuje dr Słoma, potrzebne są bardziej zaawansowane drukarki, a specjalistyczne materiały będą tanie jedynie w produkcji masowej, ale nie dla przeciętnego użytkownika. O ile nie będzie możliwe wydrukowanie elektroniki w domu, to materiałów, które chcą opracować naukowcy z PW, z małymi modyfikacjami, będzie można używać w istniejących już drukarkach produkcyjnych. Będzie to jednak technologia zarezerwowana dla przemysłu. Z nauki do biznesu Zespół dra Marcina Słomy będzie pracował nad różnego rodzaju materiałami: od przewodzących, przez rezystywne, świecące, po magnetyczne. Naukowiec zakłada również, że materiały powinny być dostosowane do różnych technik druku elektroniki strukturalnej, np. FDM, SLS , druku strumieniowego, czy selektywnego natrysku. Wszystkie te materiały trzeba będzie też przetestować pod kątem właściwości elektrycznych czy mechanicznych. W projekcie będą uczestniczyć także firmy, które będą sugerować, jakie rozwiązania są potrzebne, jakie materiały będą im przydatne. Jak podkreśla dr Słoma, często na rozwiązania, które proponują naukowcy, przemysł nie jest jeszcze gotowy. – My, naukowcy mamy to do siebie, że to, czym się teraz zajmujemy przestanie nas interesować za 5 lat – tłumaczy. – Wtedy zajmujemy się już czymś innym i nie chcemy się cofać. Nauka idzie dalej i jeżeli odpowiednio wcześnie przemysł nie zainteresuje się naszymi wynikami to znów trafią na „półkę”. Kierownik projektu zakłada również, że po jego zakończeniu, opracowane materiały i technologie zostaną zgłoszone do ochrony patentowej. Sam dr Słoma uzyskał już kilka patentów, więc można liczyć na sukces. Czy Politechnice Warszawskiej uda się dołożyć swoją cegiełkę w dziedzinie elektroniki strukturalnej? Przyjdzie nam na to poczekać 3-4 lata. Tyle mają potrwać badania. Źródło: Politechnika Warszawska