在航天器中，最終要的設(shè)備之一就是各種各樣的探測(cè)器了。如今隨著探測(cè)器部件變得越來(lái)越小，它的電路密度就變得更大——上面擠滿了元器件，而這些元器件還必須能夠連接到感應(yīng)器并讀出信號(hào)——這就為設(shè)計(jì)和制造這些重要的儀器設(shè)備帶來(lái)了越來(lái)越多的挑戰(zhàn)。

近日，在馬里蘭州Greenbelt的美國(guó)宇航局（NASA）Goddard太空飛行中心，工程師團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)始研究使用一種名叫氣溶膠噴射打印(aerosol jet printing)或者直接寫(xiě)入制造的技術(shù)來(lái)制造新的探測(cè)器部件，這些部件使用傳統(tǒng)的裝配工藝根本不可能制造出來(lái)。

 “如果我們成功了，氣溶膠噴射技術(shù)將能夠以一種全新的方式來(lái)創(chuàng)建密集電子電路板組件，并且有潛力提升電子部件的性能和穩(wěn)定性。”Goddard的工程師Beth Paquette解釋說(shuō)，她是這一研發(fā)項(xiàng)目的領(lǐng)導(dǎo)人，該項(xiàng)目是從上一財(cái)政年度 開(kāi)始啟動(dòng)的。此外，她補(bǔ)充說(shuō)，氣溶膠噴射打印將會(huì)把電路板的制造周期從一個(gè)月縮減到一兩天的時(shí)間。

重要的區(qū)別

與其他3D打印技術(shù)類(lèi)似，氣溶膠噴射制造技術(shù)主要根據(jù)CAD設(shè)計(jì)文件逐層沉積材料生成部件。但是，這種技術(shù)還有一個(gè)重要的特征。

這種技術(shù)并不像許多3D打印機(jī)那樣在精準(zhǔn)的位置熔化和融合塑料粉末，它主要使用一種載體氣體和打印機(jī)頭在對(duì)象表面上沉積帶金屬顆粒的精細(xì)氣溶膠，這些金屬顆粒包括銀、黃金、鉑金、或鋁等。另外，氣溶膠噴墨打印機(jī)也可以沉積聚合物或其它絕緣體，甚至可以打印碳納米管——這是一種柱體形狀的碳分子，擁有在納米技術(shù)、電子和光學(xué)方面都很有用的全新屬性。

 “它可以在彎曲、球形、或者平的表面上打印，甚至可以打印在一些柔性表面上，然后彎曲成你想要的形狀。”她說(shuō)。

這些屬性使該技術(shù)很適合制造探測(cè)器組件，尤其是那些需要塑造成不同的形狀或者需要造得很小的探測(cè)器，但是無(wú)法逃避的現(xiàn)實(shí)是，隨著設(shè)備越來(lái)越小，由于大量的微小部件的存在，其內(nèi)部的電路就變得越來(lái)越密集。

“我們可以將這些線路制成只有幾微米寬。”她說(shuō)：“像這么小的尺寸使用傳統(tǒng)的電路板制造工藝師不可能實(shí)現(xiàn)的。”（相比較而言，人類(lèi)頭發(fā)的平均尺寸在17到191微米之間）

其他應(yīng)用

當(dāng)然，這一技術(shù)的使用范圍并不限于探測(cè)器。Goddard的電子專(zhuān)家Wes Powell期望未來(lái)設(shè)備開(kāi)發(fā)人員可以使用氣溶膠噴射技術(shù)直接在航天器上打印天線、線路和其它硬件。

到目前為止，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)已發(fā)現(xiàn)該技術(shù)具有前景，現(xiàn)在正在評(píng)估該技術(shù)在特定航天應(yīng)用上的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。

“氣溶膠噴射打印有很多潛在的應(yīng)用，但是上需要在特定的飛行條件下進(jìn)行評(píng)估。這就是我們?cè)谶@里要做的事情。”她說(shuō)。