Innowacyjna metoda ochrony wrażliwej elektroniki przed uszkodzeniami mechanicznymi oraz zagrożeniami elektromagnetycznymi, opracowana przez Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), otwiera nową erę w zakresie zabezpieczeń urządzeń. Naukowcy LLNL wykorzystali druk 3D, by stworzyć specjalne osłony, które mają potencjał znacznie podnieść wytrzymałość urządzeń stosowanych w medycynie, robotyce oraz przemyśle chemicznym.
Ochrona przed uderzeniami i wyładowaniami elektrostatycznymi
W ramach badań nad materiałami odpornymi na uszkodzenia, naukowcy postanowili znaleźć rozwiązanie chroniące układy scalone przed wpływem wyładowań elektrostatycznych (ang. electrostatic discharge, ESD) oraz promieniowania elektromagnetycznego. ESD, generowane przez elektrostatycznie naładowane obiekty – w tym tak pozornie niegroźne źródła jak ludzki dotyk – może być przyczyną uszkodzeń wrażliwych komponentów elektronicznych. Nowa technologia polega na drukowaniu specjalnych pianek silikonowych bezpośrednio na układy, co zabezpiecza elektronikę przed uszkodzeniami mechanicznymi i elektrostatycznymi.
Nanotechnologia w służbie ochrony
Nowatorskie pianki, drukowane z żywicy silikonowej zawierającej nanorurki węglowe, stanowią klucz do podniesienia ochrony urządzeń. Nanorurki, wykorzystywane ze względu na swoje przewodzące właściwości, rozpraszają energię pochodzącą z wyładowań elektrostatycznych i chronią komponenty przed skutkami ekspozycji na promieniowanie elektromagnetyczne. Dodatek tzw. modyfikatorów reologicznych pozwala na precyzyjne ustawienie właściwości drukowanego materiału, jak np. lepkość, elastyczność i plastyczność, co przekłada się na dostosowanie pianek do konkretnych potrzeb ochronnych.
Zaawansowane możliwości druku 3D
Dzięki technologii druku 3D LLNL stworzył strukturę z elastycznymi porami, które równomiernie rozprowadzają naprężenia powstałe wskutek obciążeń mechanicznych. Zastosowanie druku warstwa po warstwie pozwala na ścisłą kontrolę parametrów materiału, co daje możliwość precyzyjnego zarządzania wielkością porów i stopniem amortyzacji. W ten sposób zredukowano ryzyko trwałych odkształceń oraz przeładowania układów. Przeprowadzane przez LLNL badania pokazują, że druk 3D umożliwia uzyskanie właściwości mechanicznych, które chronią elektronikę, jednocześnie minimalizując masę i grubość warstwy ochronnej.
Potencjał zastosowań w przemyśle
Zastosowanie nowych pianek ochronnych może okazać się szczególnie przydatne w branżach o wysokich wymaganiach dotyczących bezpieczeństwa komponentów elektronicznych. Medycyna, w której urządzenia diagnostyczne i terapeutyczne często wymagają odporności na promieniowanie i wyładowania, może zyskać nową jakość ochrony. Podobnie robotyka, w której uszkodzenia elektroniki wskutek mechanicznych obciążeń i zakłóceń elektromagnetycznych są częstym wyzwaniem, skorzysta z tego typu rozwiązań.
Metoda opracowana przez LLNL to przykład, jak druk 3D staje się nieodłącznym elementem rozwoju nowych technologii, pozwalając na precyzyjne dostosowanie materiałów do specyficznych wymagań technicznych.
