近日，英國(guó)拉夫堡（Loughborough）大學(xué)從該國(guó)工程和物理科學(xué)研究理事會(huì)（EPSRC）那里獲得了390萬(wàn)英鎊的研究資金，以開(kāi)發(fā)他們的SYmeta研究項(xiàng)目。所謂的SYmeta，即是Synthesizing 3D metamaterials（合成3D超材料）的簡(jiǎn)稱(chēng)。該項(xiàng)目的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一種全新的、更加生態(tài)的方式來(lái)制造可用于射頻、微波和太赫茲波的高頻電路。

據(jù)了解，當(dāng)前生產(chǎn)和組裝這種高頻電路的印刷電路板最標(biāo)準(zhǔn)的方法通常要使用有害的化學(xué)品、高溫、刻蝕和大量的水，浪費(fèi)極大而且破壞環(huán)境。為此Loughborough大學(xué)的研究人員們決心找到更加生態(tài)方式來(lái)印刷電路板。迄今為止，他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)可能的解決方向，那就是使用超材料和增材制造技術(shù)。

所謂的超材料，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是工程復(fù)合材料，這種材料具備自然界不存在的電磁特性。Symeta項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)希望能夠利用超材料來(lái)設(shè)計(jì)和制作出高頻電路或“超電路（meta circuit）”，并將其用于無(wú)線手機(jī)和無(wú)線路由器之類(lèi)的設(shè)備。

Yiannis Vardaxoglou教授（右）

Lobourough大學(xué)的Symeta項(xiàng)目負(fù)責(zé)人是Yiannis Vardaxoglou教授。他評(píng)價(jià)稱(chēng)：“將這一全新的結(jié)構(gòu)引入復(fù)雜的電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)?huì)帶來(lái)一種突破性的低成本制作電子器件的方法。”該大學(xué)還將同時(shí)與Exeter大學(xué)、牛津大學(xué)、謝菲爾德大學(xué)、瑪麗女王大學(xué)和倫敦大學(xué)等其它英國(guó)大學(xué)的研究部門(mén)進(jìn)行合作。

為了創(chuàng)建這種“超電路”，Symeta團(tuán)隊(duì)將嘗試將各種顆粒材料，包括金屬、聚合物、陶瓷等，與3D打印技術(shù)結(jié)合起來(lái)。這些材料將會(huì)包裹著金屬內(nèi)含物被3D打印成各種形狀的對(duì)象，而這些對(duì)象具備與接地層（ground plane）、部件和導(dǎo)電線路同樣的功能。而這種3D打印的制造方式意味著PCB將能夠被制造成各種不同的形狀，完全顛覆了傳統(tǒng)上PCB必需是平的概念。Vardaxoglou 說(shuō)，“它們可以變幻形狀，以便融入一些有特殊要求的裝置，像心臟起搏器等。”

截至目前，研究團(tuán)隊(duì)用來(lái)3D打印PCB的材料還僅限于那些可以在220攝氏度左右融化的，這也是其3D打印噴嘴所能達(dá)到的最高問(wèn)題。未來(lái)Symeta研究人員將進(jìn)一步提升溫度，以擴(kuò)大可選材料的范圍。

Vardaxoglou對(duì)這項(xiàng)技術(shù)相當(dāng)有信心，他們的初步目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一種配置兩到三個(gè)噴嘴的機(jī)器能夠能處理不同的顆粒材料，并具有大批量生產(chǎn)的能力。Symeta團(tuán)隊(duì)的這種增材制造印刷電路板的方法將足以與傳統(tǒng)的制造方式去競(jìng)爭(zhēng)

據(jù)了解，Symeta項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)得到的這390萬(wàn)英鎊只是EPSRC準(zhǔn)備投向旨在解決重大工程和科學(xué)問(wèn)題研究項(xiàng)目的2100萬(wàn)英鎊資金的一部分。英國(guó)科學(xué)大臣Jo Johnson評(píng)論EPSRC的投資計(jì)劃稱(chēng)："我們希望英國(guó)成為歐洲最具創(chuàng)新能力的地方，而2100萬(wàn)英鎊投資將會(huì)把我國(guó)的研究人員匯集起來(lái)解決一些我們所面臨的最緊迫的工程領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。