室温 3D 打印技术实现微型化红外传感器

配体交换（L-E）辅助纳米晶体（NCs）纳米打印技术示意图。来源：《自然通讯》（2025）。DOI：10.1038/s41467-025-64596-4

红外传感器是下一代电子设备的关键组件，堪称设备的 “视觉” 核心，广泛应用于自动驾驶汽车激光雷达（LiDAR）、智能手机 3D 人脸识别系统及可穿戴医疗设备等产品中。

韩国高等科学技术研究院（KAIST）机械工程系金智泰（Ji Tae Kim）教授带领的研究团队，联合韩国大学吴成柱（Soong Ju Oh）教授与香港大学赵天烁（Tianshuo Zhao）教授，共同研发出一种 3D 打印技术。该技术可在室温环境下，制造出尺寸小于 10 微米（m）的超小型红外传感器，且传感器的形状与尺寸可按需定制。

相关研究论文《配体交换辅助胶体纳米晶体打印技术实现全打印亚微米光电子器件》已发表于《自然通讯》期刊。

红外传感器能将不可见的红外信号转换为电信号，是实现机器人视觉等未来电子技术的核心组件。因此，红外传感器的微型化、轻量化及柔性形态设计变得愈发重要。

传统半导体制造工艺虽适用于大规模量产，但难以灵活适配快速变化的技术需求。同时，传统工艺需在高温环境下进行，这不仅限制了材料选择范围，还会消耗大量能源。

为解决这些问题，研究团队研发出一种超高精度 3D 打印工艺。该工艺以液态纳米晶体墨水形式使用金属、半导体与绝缘体材料，在单一打印平台内逐层堆叠材料，完成器件制造。

这种方法可在室温下直接制造红外传感器的核心组件，能够实现不同形状、不同尺寸的定制化微型传感器。

研究人员通过应用 “配体交换” 工艺，无需高温退火即可使传感器实现优异的电学性能。该工艺会将纳米颗粒表面的绝缘分子替换为导电分子。

最终，团队成功制造出超小型红外传感器，其尺寸不足人类头发丝直径的十分之一（小于 10 微米）。

金智泰教授表示：“这项研发的 3D 打印技术不仅推动了红外传感器向微型化、轻量化方向发展，还为创造以往难以想象的新型形态产品开辟了道路。此外，该技术减少了高温工艺带来的巨额能耗，有助于降低生产成本、实现环保制造，为红外传感器行业的可持续发展做出贡献。”

更多信息：赵志轩（Zhixuan Zhao）等人，《配体交换辅助胶体纳米晶体打印技术实现全打印亚微米光电子器件》，《自然通讯》（2025）。DOI：10.1038/s41467-025-64596-4

期刊信息：《自然通讯》（Nature Communications）

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