3D 列印讓天線變得更輕？

Madeleine P.2025/1 /20

隨著我們的通訊方式走向無線、互聯網變得越來越重要以及航空航天應用的倍增，對高效、輕型天線的需求變得迫切。 5G 和 6G 加速了這個過程，產業參與者需要找到解決方案，以更快、更好地生產，同時降低成本。面對這些挑戰，鑑於積層製造的靈活性和可生產的幾何形狀，它可以提供一些答案。由加州大學柏克萊分校材料科學與工程系副教授Xiaoyu (Rayne) Cheng領導的研究小組一直在研究這個問題。他們開發了一個 3D 列印平台，可以盡快設計出複雜的天線。

Mordor Intelligence 最近發布的一項研究顯示，到 2029 年，天線市場預計將達到 342.4 億美元，在分析期間（2024-2029 年）年增長率為 7.8%。眾所周知，天線變得越來越多，因為它們對於通訊至關重要。事實上，它們是所有能夠以電磁波形式傳輸和接收能量的無線電設備中的組件。我們在這裡談論的是物聯網、5G 和 6G、某些衛星通訊等等。這些組件需要盡可能小、輕，同時提供高效能和速度。大多數情況下，它們是透過機械加工製造的，但 3D 技術越來越受到人們的關注，這主要歸功於晶格結構的集成，可以大大減輕天線的最終重量。

具有三層互穿 S 環和介電材料的相位梯度發射光柵

天線和 3D 列印

使用積層製造進行天線生產具有一定的限制。目前市面上可用的製程不允許混合某些材料——通常，必須在全電介質或全金屬天線之間做出選擇。結果，某些應用無法實現。當它們可以混合時，我們必須經歷非常繁瑣的後處理步驟或工具和基材路徑，這使得很難充分利用積層製造。簡而言之，目前的解決方案還不夠。

考慮到這一點，鄭和他的團隊開發了一種新的3D列印平台。他解釋說：“這個新平台被稱為“電荷編程多材料 3D 列印 (CPD)”，是一個通用系統，可用於快速生產幾乎所有 3D 天線系統。它可以將具有多種介電材料的高導電金屬圖案化為 3D 佈局。

他們實際上做了什麼？ CPBD 製程透過多材料光單體印刷來控制電荷極性。該團隊使用立體光刻技術在不同位置沉積光聚合物，形成 3D 馬賽克。然後，這些光聚合物將吸引透過金屬電鍍沉積在 3D 結構上的金屬離子。這使我們能夠控制最終天線的設計。

鄭補充道：“它基本上允許任何複雜的 3D 結構，包括複雜的晶格，並且已經證明可以沉積具有接近原始導電性的銅，以及磁性材料、半導體、奈米材料及其組合。”

文章來源：3dnatives

照片來源：X. Cheng