اردشیر حکیمی
اردشیر حکیمی
خواندن ۳ دقیقه·۳ سال پیش

چاپ عملکردگرا: مرکب‌هایی که واقعاً کار می‌کنند


نمونه لیبل آزمایشی کوکا کولا: مرکب فسفر چاپ شده روی لیبل، با دریافت جریان الکتریکی، نور می‌دهد.
نمونه لیبل آزمایشی کوکا کولا: مرکب فسفر چاپ شده روی لیبل، با دریافت جریان الکتریکی، نور می‌دهد.


تصور کنید که کاغذ دیواری خانه شما بتواند برنامه‌های تلویزیون را هم نشان دهد! کمی عجیب است که تصاویر چاپ شده بر روی کاغذ بتوانند تغییر کنند، ولی چند سالی است که بر روی اجرایی کردن این کانسپت کار می‌شود. تحصیلات دکترای من، در رشته "چاپ" است. شاید بپرسید مگر چاپ هم دکترا دارد؟ بله دارد، این هم مدرک‌اش :)

مطالب و محتوای کلی دروس رشته چاپ، بیشتر درباره رفتار میکرو سیالات، مدل‌های ریاضی نشست مرکب بر سطح، فیزیک نور، شیمی مرکب، انواع چاپ، گرافیک، بسته‌بندی، اوراق بهادار و ضدجعل، و نیز چاپگرهای سه بعدی است.

صنعت چاپ به دو شاخه اصلی تقسیم می‌شود:

  • چاپ متداول (یعنی چاپ با مرکب‌های رنگی معمولی، مثلا چاپ کتاب و روزنامه)
  • چاپ عملکردگرا (یعنی چاپ با مرکب‌هایی که عملکرد ویژه‌ای دارند؛ مثلا مرکب وقتی به برق وصل می‌شود، نور می‌دهد)

در این مطلب، صحبت ما درباره همین مورد دوم، یعنی چاپ عملکردگرا است. در صنعت امروز، چاپ عملکردگرا به عنوان یکی از روش‌های تولید صنعتی محصول به شمار می‌آید.


در چاپ عملکردگرا (Functional printing)، مرکب، بعد از آنکه چاپ شد، کاری را انجام می‌دهد. مثلا وقتی که کبریت را روی مرکب سنباده‌ای کنار قوطی کبریت می‌کشید، کبریت را شعله‌ور می‌کند. ممکن است عملکرد مرکب، پیچیده‌تر باشد: مثلا یک عملکرد الکترونیکی.


یک آنتن که با مرکب مس رسانا بر روی لایه پلاستیکی چاپ شده است.
یک آنتن که با مرکب مس رسانا بر روی لایه پلاستیکی چاپ شده است.


فرض کنید روی همان جعبه کبریت، با مرکب مس یک آنتن چاپ کرده‌اید که می‌تواند به‌جای کارت هوشمند هم استفاده شود. به این نوع چاپ که عملکرد الکترونیکی دارد، اصطلاحا Printed electronics می‌گویند.


یک دستگاه چاپ معمولی، در حال چاپ ساختارهای الکترونیکی
یک دستگاه چاپ معمولی، در حال چاپ ساختارهای الکترونیکی


عملگرهای الکترونیکی مختلفی وجود دارند که می‌توان آنها را با دستگاه‌های متداول چاپ تهیه کرد. توجه داشته باشید که برای تولید این اجزا الکترونیکی، از همان دستگاه‌های معمول چاپ استفاده می‌شود که مرکب‌های ویژه رسانا، نیمه‌رسانا، مغناطیسی و غیره را بر سطح کاغذ، پلیمر، پارچه و غیره چاپ می‌کنند. طیف وسیعی از مقاومت، خازن، ترانزیستور، آنتن، LED، باتری، صفحات خورشیدی فتوولتائیک، سنسورها و عملگرها با استفاده از دستگاه‌های معمول موجود در چاپخانه‌ها قابل تولید هستند. به عنوان مثال، شیوه اجرایی چاپ آنتن، در اینجا توضیح داده شده است.

یک ساختار الکترونیکی چاپ‌شده با مرکب نقره، شامل آنتن، نمایشگر عددی، کلید لمسی و غیره
یک ساختار الکترونیکی چاپ‌شده با مرکب نقره، شامل آنتن، نمایشگر عددی، کلید لمسی و غیره


ویژگی عمده محصولات الکترونیکی که با چاپ تهیه می‌شوند عبارت است از:

  • تولید انبوه، سریع و ارزان
  • بسیار سبک وزن
  • عدم نیاز به خلاء در پروسه تولید
  • چاپ روی سطوح انعطاف‌پذیر مانند کاغذ، پارچه و پلیمر
سطوح چاپ شده الکترونیکی، انعطاف‌پذیر هستند
سطوح چاپ شده الکترونیکی، انعطاف‌پذیر هستند


سطوح چاپ شده الکترونیکی، انعطاف‌پذیر هستند و قابلیت خم شدن، تا شدن، کشیدگی و برش را دارند. این قابلیت‌ها آنها را به گزینه مناسبی برای تولید گجت‌های هوشمند پوشیدنی، سنسورهای پزشکی، صفحات نمایش انعطاف‌پذیر بزرگ و بسته‌بندی هوشمند تبدیل کرده است. نمونه‌هایی از محصولات قابل تولید با چاپ، در تصاویر زیر نشان داده شده‌اند.


تصویر چاپ شده با مرکب الکترولومینسنت که با دریافت جریان الکتریکی، نور می‌دهد.
تصویر چاپ شده با مرکب الکترولومینسنت که با دریافت جریان الکتریکی، نور می‌دهد.


طراحی مفهومی برای فلش مموری کاغذی
طراحی مفهومی برای فلش مموری کاغذی


باتری انعطاف‌پذیر: لایه‌های فعال درونی این باتری، بر روی یکدیگر چاپ شده‌اند.
باتری انعطاف‌پذیر: لایه‌های فعال درونی این باتری، بر روی یکدیگر چاپ شده‌اند.


مرکب فسفر بر روی لایه رسانا و شفاف ITO چاپ شده است.
مرکب فسفر بر روی لایه رسانا و شفاف ITO چاپ شده است.


بسته‌بندی تبلیغاتی
بسته‌بندی تبلیغاتی



صفحه چاپ شده با قابلیت تولید نور از جریان الکتریکی
صفحه چاپ شده با قابلیت تولید نور از جریان الکتریکی


صفحه چاپ شده‌ی OLED
صفحه چاپ شده‌ی OLED


گوشی هوشمند تاشو
گوشی هوشمند تاشو


نمایشگر انعطاف‌پذیر
نمایشگر انعطاف‌پذیر


کاپشن با المنت حرارتی محصول POLO
کاپشن با المنت حرارتی محصول POLO


پوشیدنی‌های هوشمند
پوشیدنی‌های هوشمند


پوشیدنی‌های هوشمند
پوشیدنی‌های هوشمند


سنسورهای چاپ شده برای پایش دویدن
سنسورهای چاپ شده برای پایش دویدن



صفحات خورشیدی فوتو ولتائیک، تولید شده با ماشین چاپ
صفحات خورشیدی فوتو ولتائیک، تولید شده با ماشین چاپ


صفحات خورشیدی فوتو ولتائیک، تولید شده با ماشین چاپ
صفحات خورشیدی فوتو ولتائیک، تولید شده با ماشین چاپ


طیف وسیعی از مرکب‌های مختلف رسانا، نیمه‌رسانا، دی‌الکتریک، مغناطیسی، الکترولومینسنس، و انواع مختلفی از مواد مانند فسفر، گوگرد، نقره، طلا، کربن، و گرافن در تولید محصولاتی که در بالا به آنها اشاره شد، استفاده شده‌اند.



چند مثال دیگر:






































شناسایی هویت بیماران مبتلا به آلزایمر و زوال عقل در ژاپن از طریق چاپ QR code
شناسایی هویت بیماران مبتلا به آلزایمر و زوال عقل در ژاپن از طریق چاپ QR code







مرکب نقره
مرکب نقره



مرکب کربن
مرکب کربن





























چاپ عملکرد گراطراحی محصولتولید قطعات الکترونیک از طریق چاپبسته بندی هوشمنداینترنت اشیاء
فوق دکترا طراحی صنعتی ‏www.researchgate.net/profile/Ardeshir-Hakimi
شاید از این پست‌ها خوشتان بیاید