이러한 혁신(혹은 이 돌파구)은 이미 새로운 첨단 기기(또는 고기술 장치) 생산을 가능하게 하고 있다.
라이스 대학교 연구진이 기존에 불가능했던 완전히 새로운 전자 기술의 구축을 가능하게 하는 3D 프린팅 분야에서 혁신적인 돌파구를 마련했습니다. 뉴 아틀라스(New Atlas)에 보도된 바에 따르면, 이 연구진이 발표한 논문은 극도의 정밀도로 나노입자 잉크를 가열할 수 있는 마이크로파를 활용한 새로운 3D 프린팅 공정을 설명하고 있습니다.
‘Meta-NFS’ 또는 ‘메타물질 기반 근접 전자기 구조(metamaterial-inspired near-field electromagnetic structure)’로 명명된 이 최첨단 마이크로파 기술은 인간 머리카락 크기만큼 작은 집중 구역에서 잉크를 가열할 수 있습니다. 나아가, 이 마이크로파는 외부 표면을 손상시키지 않으면서도 물체 내부의 여러 층을 가열하도록 프로그래밍될 수 있다는 특징이 있습니다.
이러한 놀라운 정밀도는 프린터가 3D 프린팅된 물체 내부의 회로를 구현할 수 있게 합니다. 이는 기존 제조 방식으로는 어려웠으며, 지난 10년간 업계의 난제로 여겨졌던 문제입니다. 기존 제조 방식은 외부에서 내부로 순차적으로 레이저와 전기로 회로 기판의 나노입자를 가열합니다. 이 방식은 전통적인 전자 제조에는 효과적이지만, 3D 프린터가 연성(soft) 재료와 접합되는 특수 전자기기 제작에는 한계가 있었습니다.
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Meta-NFS는 또한 프린터가 금속, 세라믹, 열경화성 폴리머(thermoset polymers)를 포함하는 광범위한 재료군을 사용할 수 있도록 합니다. 더욱이, 이 기술은 마이크로파 전력을 실시간으로 조절하여 생산 효율성을 높여, Meta-NFS 프린터가 재료를 교체할 필요 없이 연속적인 인쇄(continuous printing)를 수행할 수 있게 합니다.
Meta-NFS의 능력은 기존 제조 방식으로는 달성하기 어려웠던 혁신적인 전자 장치 제작을 가능하게 합니다. 응용 분야로는 연성 피부를 가진 로봇, 임플란트, 나아가 식물에 전자 장치를 통합하는 것 등이 포함됩니다. 연구진은 Meta-NFS를 사용하여 생체 적합성 폴리머 위에 무선 스트레인 센서를 인쇄하거나, 실시간 성장 모니터링을 위한 식물 통합 장치를 제작하는 등 구체적인 사례를 제시했습니다. 이러한 성과는 Meta-NFS가 금속 및 탄소 기반 재료와 높은 호환성을 갖기 때문에 가능했습니다.
이는 Meta-NFS가 전자 제조 산업에 적용할 수 있는 분야 중 일부에 불과합니다. 하지만 이 기술은 앞으로 다수의 획기적인 기술의 핵심적인 축이 될 것으로 기대됩니다.
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