在新冠疫情期间，全球电子器件的短缺让我们意识到，半导体制造设施的缺乏是一项多么严重的问题，价格飞涨，供应链紧张，甚至影响到了经济增长和国防安全。于是，科学家们开始思考：有没有一种办法可以不需要先进的制造技术和造价高昂的洁净室，甚至直接在家里就能制造电子器件。
最近，麻省理工学院的研究团队已经朝这个方向迈出了重要的一步，展示了一种完全3D打印的可复位保险丝，这是通常需要半导体材料来制造的有源电子产品的关键组件。
这个项目的灵感来源于该团队的另一个项目，研究人员在使用挤压打印制造磁线圈时，发现掺杂有铜纳米颗粒的聚合物细丝中通入大量电流时，材料就会出现巨大的电阻峰值，但电流停止后不久又会恢复到原来的水平。这一特性使他们能够制造出可以用作开关的晶体管，晶体管通过打开和关闭来处理二进制数据，用于形成执行计算的逻辑门。
研究团队制造的器件由铜掺杂聚合物的薄3D打印线制成，它们包含相交的导电区域，使研究人员能够通过控制输入开关的电压来调节电阻。虽然这些器件的性能不如硅基晶体管，但它们已经可以用于简单的控制和处理功能，例如打开和关闭电机。实验结果表明，即使经过 4000 次开关循环，这些器件也没有出现任何性能下降的迹象。
不过，受限于挤压打印的物理原理和材料的特性，研究人员最多只能打印出几百微米的器件，而最先进的电子产品中的晶体管直径只有几纳米。虽然目前3D打印器件的性能还无法与最先进的硅基晶体管相比，但研究人员相信，这项技术可以满足许多实际应用的需求，更重要的是，这种技术使用可生物降解的材料，能耗更低，废物更少。
最前沿的电子设计资讯
