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- 室溫 3D 打印技術實現(xiàn)微型化紅外傳感器
- 來源：韓國高等科學技術研究院（KAIST） 發(fā)表于 2025/3/9
配體交換（L-E）輔助納米晶體（NCs）納米打印技術示意圖。來源：《自然通訊》（2025）。DOI：10.1038/s41467-025-64596-4
紅外傳感器是下一代電子設備的關鍵組件，堪稱設備的 “視覺” 核心，廣泛應用于自動駕駛汽車激光雷達（LiDAR）、智能手機 3D 人臉識別系統(tǒng)及可穿戴醫(yī)療設備等產(chǎn)品中。
韓國高等科學技術研究院（KAIST）機械工程系金智泰（Ji Tae Kim）教授帶領的研究團隊，聯(lián)合韓國大學吳成柱（Soong Ju Oh）教授與香港大學趙天爍（Tianshuo Zhao）教授，共同研發(fā)出一種 3D 打印技術。該技術可在室溫環(huán)境下，制造出尺寸小于 10 微米（m）的超小型紅外傳感器，且傳感器的形狀與尺寸可按需定制。
相關研究論文《配體交換輔助膠體納米晶體打印技術實現(xiàn)全打印亞微米光電子器件》已發(fā)表于《自然通訊》期刊。
紅外傳感器能將不可見的紅外信號轉(zhuǎn)換為電信號，是實現(xiàn)機器人視覺等未來電子技術的核心組件。因此，紅外傳感器的微型化、輕量化及柔性形態(tài)設計變得愈發(fā)重要。
傳統(tǒng)半導體制造工藝雖適用于大規(guī)模量產(chǎn)，但難以靈活適配快速變化的技術需求。同時，傳統(tǒng)工藝需在高溫環(huán)境下進行，這不僅限制了材料選擇范圍，還會消耗大量能源。
為解決這些問題，研究團隊研發(fā)出一種超高精度 3D 打印工藝。該工藝以液態(tài)納米晶體墨水形式使用金屬、半導體與絕緣體材料，在單一打印平臺內(nèi)逐層堆疊材料，完成器件制造。
這種方法可在室溫下直接制造紅外傳感器的核心組件，能夠?qū)崿F(xiàn)不同形狀、不同尺寸的定制化微型傳感器。
研究人員通過應用 “配體交換” 工藝，無需高溫退火即可使傳感器實現(xiàn)優(yōu)異的電學性能。該工藝會將納米顆粒表面的絕緣分子替換為導電分子。
最終，團隊成功制造出超小型紅外傳感器，其尺寸不足人類頭發(fā)絲直徑的十分之一（小于 10 微米）。
金智泰教授表示：“這項研發(fā)的 3D 打印技術不僅推動了紅外傳感器向微型化、輕量化方向發(fā)展，還為創(chuàng)造以往難以想象的新型形態(tài)產(chǎn)品開辟了道路。此外，該技術減少了高溫工藝帶來的巨額能耗，有助于降低生產(chǎn)成本、實現(xiàn)環(huán)保制造，為紅外傳感器行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。”
更多信息：趙志軒（Zhixuan Zhao）等人，《配體交換輔助膠體納米晶體打印技術實現(xiàn)全打印亞微米光電子器件》，《自然通訊》（2025）。DOI：10.1038/s41467-025-64596-4
期刊信息：《自然通訊》（Nature Communications）
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