As placas de circuito impresso tradicionais são quase sempre planas e bidimensionais. Mas uma equipa de investigação da Universidade Nacional de Singapura levou a impressão de circuitos para a terceira dimensão utilizando uma nova tecnologia inteligente chamada CHARM3D. Além de serem tridimensionais, esses circuitos impressos também são autocurativos.
Ao serem empilhados verticalmente em vez de horizontalmente, os componentes podem ser empilhados, o que significa que os nossos componentes eletrónicos ocupam uma área muito menor - e hoje em dia todos queremos que os nossos dispositivos sejam mais pequenos e mais elegantes. Mas para realizar circuitos tridimensionais, os métodos existentes, como a escrita direta com tinta (DIW), são um desafio. Estas tecnologias utilizam tintas compostas especiais, requerem materiais auxiliares, são altamente viscosas e lentas.
CHARM3D adota uma abordagem completamente diferente, aproveitando algumas propriedades inteligentes do material. Ele usa uma liga metálica chamada metal de Field feita de índio, bismuto e estanho. Esta liga tem um ponto de fusão muito baixo de aproximadamente 62°C, flui suavemente e se solidifica rapidamente.
A combinação única dessas propriedades ajuda o CHARM 3D a imprimir microestruturas metálicas tridimensionais ultra-suaves e uniformes, variando em largura de 100 a 300 mícrons, o que é quase tão fino quanto alguns fios de cabelo. As estruturas também incluem molduras cúbicas, letras verticais e espirais retráteis.
A estrutura impressa também pode curar danos automaticamente. Se os circuitos ficarem riscados ou deformados, basta aquecê-los além do seu baixo ponto de fusão e eles voltarão à sua forma original. Isso torna o circuito mais durável e até reciclável.
As possibilidades aqui são enormes. Como os pesquisadores mencionaram, a alta resolução, a impressão rápida (até 100 milímetros por segundo) e a capacidade de criar formas 3D complexas o tornam útil para todos os tipos de coisas legais.
Talvez a maior aplicação observada pelos pesquisadores seja a saúde. Imagine usar roupas inteligentes com sensores impressos em 3D que podem monitorar seus sinais vitais sem tocar sua pele. Também poderia levar a imagens médicas mais precisas, como a detecção precoce de tumores de câncer de mama por meio de microondas. A equipe usou a tecnologia para criar sensores de temperatura sem bateria, antenas para monitoramento de sinais vitais sem fio e metamateriais para manipulação de ondas eletromagnéticas.
Benjamin Tee, professor associado da universidade que liderou a pesquisa, disse: "CHARM3D fornece um método de impressão tridimensional de metal mais rápido e simples. Como solução para fabricação avançada de circuitos eletrônicos, traz grande esperança para a produção industrial e ampla adoção de circuitos eletrônicos tridimensionais complexos."
É claro que os pesquisadores ainda têm muito trabalho a fazer. Eles esperam aplicar o CHARM3D a uma variedade de outras aplicações metálicas e estruturais. A equipa de investigação também está a explorar vias de comercialização para levar a tecnologia a uma utilização industrial mais ampla. Você pode encontrar o estudo completo em um artigo publicado na revista Nature.