增材制造：会成为柔性电子技术发展的转折点吗？
导读
电子元器件，给我们的印象大多是僵硬和刻板的。如果，它们可以被拉伸或者扭曲，也就成为了“有弹性”的电子器件。然而，这种柔性电子器件的制造，是使其走向大规模应用的关键。密苏里科技大学的研究人员使用了一种增材制造，可以让柔性电子器件变得更加普及。
（图片来源于：密苏里科技大学）
成果
这篇研究论文发表于2017年的《微型机械》杂志上。论文中，密苏里科技大学的研究人员评估了柔性电子器件这个新兴领域的目前状态。他们集中研究了一种导体，可以用于构建或者内置于弹性体聚合物的表面。
未来，这些导体有望取代僵硬而且脆弱的电路板，成为当今的电子设备的主要组件。例如，它们可以用于可穿戴传感器，粘贴在皮肤上，监测心率或者脑电波活动；或者，用于衣物或者薄太阳能板中，然后粘贴到弯曲的表面上。
挑战
未来，柔性电子技术的关键在于其表面或者基质。弹性体，顾名思义，是一种具有高度弹性的柔性材料，意味着它可以反复地弯曲、拉伸、扭曲，而对于性能产生的影响很小。
研究人员在论文“基于弹性体的弹性导体的材料、结构、图案等技术”中解释，这种类型的柔性电子产品所面临的一个巨大挑战就是：克服柔性弹性体基础和脆弱电子导体之间的不匹配。
方案
（图片来源于：密苏里科技大学）
团队领头人、密苏里科技大学机械与航天工程的博士 Heng Pan，认为相对较新制造技术“增材制造”，有助于解决这个问题。
“独特的设计和拉伸机制，可以协调这种不匹配，将广泛而不同属性的材料集成一个独特的系统中去。”
增材制造，是一种使得制造商可以设计三维物体的工艺，一层又一层，有点类似3D打印技术，但是使用的是金属、陶瓷或者其他材料。在论文中，研究人员建议增材制造技术，可以用于“打印”弹性体表面超薄的高导电材料。
密苏里科技大学的研究人员说：
“通过开发增材制造技术，直写技术有望成为替代传统的减法模式的一种方案。”
然而，减法方案包括光刻法，通常用于制造半导体。
Pan 和他的同事们，认为增材制造是一种相对经济的方法，可以用于制造新设备。在密苏里科技大学，他们测试了Pan 称为“气溶胶直接印刷”的方案。这个工艺包括喷涂导电材料以及集成弹性基底，目的在于开发可以放置于皮肤表面的传感器。
他们写道：
“随着设备复杂性和分辨率的增加，需要更高级的提花技术。直接打印，是一种增材制造的方案，将满足这种类型的需求，提供低成本、高速度的原型和制造方案。它将用于柔性电子的低成本和可伸缩的制造。”
未来
（图片来源于：美国国家科学基金会）
未来，随着柔性电子材料广泛应用于消费电子、车载系统、医疗设备和其他领域，研发人员将对面临更进一步的挑战。这些挑战包括：开发可以存储能量的柔性电池、保证柔性电子器件能够很好配合可延展的表面工作。
然而，Pan 和他的同事们对于柔性电子的未来持有乐观态度。他们预见这种类型材料的增长，有利于应用在更加高效的导体，或者作为柔性表面来构建柔性电子器件。
参考资料
【1】http://news.mst.edu/2017/01/additive-manufacturing-a-new-twist-for-stretchable-electronics/
【2】Xiaowei Yu, Bikram Mahajan, Wan Shou, Heng Pan. Materials, Mechanics, and Patterning Techniques for Elastomer-Based Stretchable Conductors. Micromachines, 2016; 8 (1): 7 DOI:
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