有源电子元件(可以控制电信号的元件)通常包含接收、存储和处理信息的半导体器件。这些元件必须在洁净室中制造，需要先进的制造技术，而除了少数专业制造中心外，这种技术并不广泛存在。
在 COVID-19 疫情期间，半导体制造设施缺乏是全球电子产品短缺的原因之一，这推高了消费者的成本，并对从经济增长到国防的各个方面产生了影响。无需半导体即可 3D 打印整个有源电子设备的能力可以将电子制造带入全球的企业、实验室和家庭。
虽然这个想法还很遥远，但麻省理工学院的研究人员已经朝着这个方向迈出了重要的一步，他们展示了完全 3D 打印的可复位保险丝，这是通常需要半导体的有源电子产品的关键组件。这项研究发表在《虚拟与物理原型》杂志上。
研究人员使用标准 3D 打印硬件和廉价的可生物降解材料制作的无半导体设备可以执行与有源电子器件中用于处理操作的基于半导体的晶体管相同的开关功能。
尽管距离达到半导体晶体管的性能还很远，但 3D 打印设备可以用于调节电动机速度等基本控制操作。
“这项技术确实有潜力。虽然我们无法与硅半导体竞争，但我们的想法不一定是要取代现有的技术，而是将 3D打印技术推向未知领域。简而言之，这实际上是关于技术民主化。这可以让任何人都远离传统制造中心来制造智能硬件，”麻省理工学院微系统技术实验室 (MTL) 首席研究科学家、该论文的资深作者 Luis Fernando Veláuez-García 表示。
与他一同撰写该论文的还有电气工程和计算机科学研究生、第一作者 Jorge Cañada。
一个意想不到的项目
半导体(包括硅)是一种具有电特性的材料，可以通过添加某些杂质来定制。硅器件可以具有导电区和绝缘区，具体取决于其设计方式。这些特性使硅成为生产晶体管的理想材料，而晶体管是现代电子产品的基本构件。
然而，研究人员并未着手 3D 打印能够像硅基晶体管一样运行的非半导体设备。
该项目源于另一个项目，他们使用挤压打印制造磁线圈，挤压打印过程中打印机熔化细丝并通过喷嘴喷射材料，逐层制造物体。