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麻省理工学院使用3D打印技术生产MEMS,成本仅为市场上100/1
2015-12-22
  
[据3Ders网站2015年12月18日报道]  麻省理工学院微系统技术实验室研究人员利用3D打印桌面设备,已开发出高质量微机电系统(MEMS)的生产方法。这些MEMS制造成本仅相当于市场上的百分之一,且没有质量损耗。
微机电系统是一种关于非常小器件的技术,是纳机电系统或NEMS的一个提高。MEMS组件尺寸通常在1~100微米,2014年商用规模达到120亿美元,但其生产存在显著障碍。MEMS的生产需要复杂的半导体制造设施,且耗资数千万美元打造。由于存在障碍,MEMS产品市场由几个特定设备,如用于定向智能手机屏幕加速计主导。生产MEMS需要大量的投资,因此阻碍了潜在有用设备的开发。
麻绳理工学院微系统技术实验室研究人员已发表两篇文章,暗示了这些资金上的障碍可能很快会解决。在其中一篇文章中,他们证明了桌面设备制造的基于MEMS气体传感器能够执行至少与昂贵生产设施制造的替代品同样的任务。另一篇文章则证明了这台桌面制造设备的核心组件可被3D打印机制造。
研究人员通过消除生产中最昂贵,也就是高温和真空这一部分,能够以通常成本的一小部分来生产气体传感器组件。MIT微系统技术实验室首席研究科学家表示,“我们正在做的增材制造基于低温且非真空环境下,我们使用的最高温度大概是60摄氏度。在一个芯片上,你可能需要生产氧化物,其生长温度约为1000摄氏度。在很多情况下,反应堆需要这些高真空以防止污染。我们也使这些设备更加快。这些设备的制造从开始到结束共几个小时。”
这些可负担气体传感器使用具有不同寻常电学特性的碳原子厚的氧化石墨烯微小薄片。这些石墨烯薄片的厚度意味着与气体分子的相互作用改变了电阻,使其非常适合用于传感。
尽管研究人员最初使用更昂贵的采用传统方法制造的电发射器,但他们后来发现,3D打印机可用于生产尺寸和性能与消费替代品相当的发射器。3D打印也推动研究人员根据特定目的对每个组件进行定制化,使整个过程变得更具建设性。
尽管此项研究对3D打印和MEMS生产显示了好消息,但学者谨慎表示,“当然,本文为气体微传感器制造开辟了新的技术路径。从技术角度来看,此项工艺可以很容易地适用于大规模制造,但这些成果必须通过统计数据来证明。”(工业和信息化部电子科学技术情报研究所 宋文文)

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