Nature子刊：韩国研究团队开发出用于微型红外传感器的室温3D打印方法
时间：2025-11-05 08:56 来源：南极熊 作者：admin 阅读：次
2025年11月4日，来自韩国科学技术院（KAIST）的研究人员开发出世界上首个可在室温下制造微型红外传感器的3D打印技术。这些传感器是激光雷达、3D人脸识别系统和可穿戴医疗设备等设备的关键组件。这项创新标志着“电子眼”技术向前迈出了重要一步，使机器即使在完全黑暗的环境下也能识别物体。
韩国科学技术院院长李光亨宣布，由机械工程系金智泰教授领导的研究团队，与韩国高丽大学吴松柱教授和香港大学赵天硕教授合作，开发出一种3D打印方法，可以在室温下生产尺寸小于10微米（µm）的超小型红外传感器，并可根据客户需求定制形状和尺寸。
研究成果以“配体交换辅助胶体纳米晶体打印实现全打印亚微米光电子器件/Ligand-exchange-assistedprinting of colloidal nanocrystals to enable all-printed sub-micronoptoelectronics”为题发表于《自然通讯》期刊上。
红外传感器是能够将不可见的红外信号转换为电信号的关键组件。作为在机器人视觉等各个领域实现下一代电子技术不可或缺的元素，红外传感器在实现传感器小型化、轻量化和多样化外形方面发挥着日益重要的作用。然而，基于半导体工艺的传统制造方法虽然有利于大规模生产，但却难以灵活应对快速变化的技术需求。最重要的是，高温加工的必要性限制了材料的选择，并导致了高能耗。
为了克服这些局限性，研究团队设计了一种超精密3D打印工艺，将金属、半导体和绝缘体材料制成纳米晶体液态油墨，并在单个打印平台上逐层堆叠。该工艺无需高温处理即可直接制造红外传感器组件。最终得到的传感器可以根据客户需求定制形状和尺寸。
△配体交换 (LE) 辅助纳米晶体 (NC) 的纳米打印。
研究团队在打印过程中应用了一种“配体交换”技术，利用高导电分子取代纳米颗粒表面的绝缘分子。这种方法无需高温热处理即可实现优异的电性能。所制备的传感器尺寸小于10微米，约为人类头发丝直径的十分之一。
△（a）红外传感器的3D打印。（b）构成红外传感器的电极和光敏层的室温打印工艺。打印出的红外微传感器的结构和化学成分。（c）打印出的红外传感器微像素阵列。
金教授表示：“我们联合研究团队开发的三维打印技术不仅能够进一步缩小红外传感器的尺寸并减轻其重量，还将推动开发出以前难以想象的创新外形产品。更重要的是，该技术能够降低高温加工过程中巨大的能源消耗，从而降低生产成本，实现环境友好型制造工艺，为红外传感器产业的可持续发展做出贡献。”
研究团队由韩国科学技术院（KAIST）机械工程系的金智泰教授领导，并与韩国高丽大学和香港大学的研究人员合作完成。本研究得到了韩国科学技术信息通信部优秀青年研究员计划、国家战略技术材料开发计划和原创技术开发国际合作研究计划的资助。
△韩国科学技术院（KAIST）、高丽大学和香港大学联合研究团队（从左至右：金智泰教授、吴承柱教授、赵天舒教授）。（图片来源：KAIST）
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