解謎「可撓曲3D列印電子元件」 中山論文登頂尖期刊
圖：中山大學提供
國立中山大學材料與光電科學學系助理教授郭哲男與跨國團隊合作論文成功登上國際材料科學頂尖期刊《Progress in Materials Science》，全面分析3D列印最新「可撓曲3D列印電子元件」相關技術、材料及未來發展趨勢，替科技新星電子皮膚、電子紙等軟性電子產品研發助功。
這篇由臺灣、新加坡3D列印學者跨國合作的論文〈可撓曲3D列印電子元件：製程、材料與未來趨勢〉耗時半年整理了近10年來286篇相關研究，全面回顧當前最先進的技術，統整所有透過3D列印製造電子元件的先進功能材料和不同製程對材料帶來的影響，並描繪即將到來的應用趨勢。郭哲男指出，這類型綜述論文對新手研究者及研發人員而言是快速入門的敲門磚。
論文指出，印刷電路板（PCB）和積體電路（IC）傳統製程大致可分為透過電鍍、蝕刻、研磨等去除材料的減法製程（subtractive manufacturing），和沉積材料的加法製造（additive manufacturing），但在3C產品持續小型化、客製化趨勢下，傳統工法帶來的良率不佳、減法製造造成的材料浪費及腐蝕性化學品等汙染問題，使得開發替代製程迫在眉睫。
郭哲男表示，可撓曲3D電子列印技術最大優勢，是能將導電材料印製到可拉伸且具有彈性的可撓曲面板上，包括感測器和電路板，兼顧精密化、細緻化、美觀與電子功能，還有輕量化和降低製造成本等優點，應用領域日益廣泛，舉凡航太、醫療、車輛、民生等產業均可看到3D列印的研發應用。
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他舉例，生醫產業包含電子皮膚、智能感測衣與各類型穿戴裝置，透過可撓曲3D列印電子元件貼合皮膚偵測體溫、心跳、血壓，可植入體內的感測器如心臟除顫器，和論文中提到的義肢假耳可幫助無耳、失聰的患者復原外型、增強聽覺，以及3C產業中的摺疊手機、電子紙等。
此外，論文將可撓曲3D電子列印製程分門別類，依照電子元件的導電跡線製造方法，分為材料表面列印電子元件（electronics on 3D surfaces）、全3D電子列印（fully 3D printed electronics，或稱電子元件積層製造additively manufactured electronics， AME）和射出成型電子元件（in-mould/injection-moulded electronics ，IME）三大類。其中運用到的列印技術又包含材料擠製成型技術（Material Extrusion）、材料噴塗成型技術（Material Jetting）兩大類。而各國已能成熟列印的3D油墨材料也依照特性被分為六大類，包含實驗室等級的先進功能金屬。
郭哲男投入先進材料積層製造開發多年，合作廠商與應用領域包含醫療、航太、自行車、民生、工業等，是臺灣第一批進場的金屬列印研究者。其他作者包含3位在3D列印領域國際知名的新加坡科技設計大學（Singapore University of Technology and Design “SUTD”）研究學者，工程產品開發學院院長Chee Kai Chua、副院長Hong Yee Low及研究員Hong Wei Tan，以及1位英商勞氏檢驗股份有限公司（Lloyd’s Register Quality Assurance Limited “LRQA"）的技術顧問Yu Ying Clarrisa Choong。
期刊連結：3D printed electronics: Processes, materials and future trends
(https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0079642522000263)
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中山大學材料光電科學3D列印