麻省理工学院的研究人员意外地发现了一种方法，可以在不使用半导体甚至特殊制造技术的情况下，3D 打印出有源电子元件（即用于控制电信号的晶体管和元件）。这远远超出了我们目前所能使用的3D打印机。 如果这种方法得到完善，那么它最终将成为新一轮原型设计、实验，甚至是家庭工匠 DIY 项目的开端。

使用 3D 打印技术，包括热塑性塑料丝、树脂、陶瓷和金属在内的各种材料都可以连续薄层铺设，形成三维物体。 这意味着您可以打印出各种各样的东西，从动作人物、珠宝、家具到建筑。

那么，我们为什么不 3D 打印工作电子器件呢？ 主要的挑战在于，传统上由纯硅制成并切割成薄片以制成小工具芯片的半导体极其脆弱。 灰尘、空气中的微粒和微生物，甚至温度和湿度都会影响它们的功能。 因此，它们需要在洁净室中小心处理，空气质量和其他因素都受到严格控制，以确保在洁净室中制造的芯片能够精确工作。

此外，现代芯片设计极其复杂，数百万或数十亿个晶体管通过纳米级处理技术被集成到微小的处理器中。 这比我们目前使用标准 3D 打印机所能达到的精度要高得多。

作为参考，2001 年为任天堂 GameCube 提供动力的 IBM Gekko 芯片有 2100 万个晶体管。 2018 iPhone XS 中的A12 Bionic 芯片有 69 亿个晶体管，采用 7 纳米工艺技术制造。

说白了，3D 打印现代小玩意儿根本不是麻省理工学院研究人员的目的。 事实上，他们在想出这个办法时，脑子里根本就没有半导体。

研究人员当时正在为另一个项目使用一种名为挤出印刷的工艺制造磁线圈。 就在这时，他们观察到他们使用的材料--一种掺杂了纳米铜粒子的聚合物长丝--在通过电流时会出现很大的电阻峰值。 而一旦他们关闭电流，这种材料的电阻就会恢复正常。

这基本上就是我们在硅等半导体中看到的特性。 这就是为什么我们用它们来制造晶体管，在处理器中形成逻辑门的开关。

麻省理工学院微系统技术实验室首席研究科学家路易斯-费尔南多-贝拉斯克斯-加西亚（Luis Fernando Velásquez-García）说："我们看到，这有助于将 3D 打印硬件提升到一个新的水平。它提供了一种为电子设备提供某种程度'智能'的明确方法。"

用掺铜聚合物的薄薄痕迹制成的 3D 打印设备特写 路易斯-费尔南多-贝拉斯克斯-加西亚

研究小组利用这种廉价材料展示了完全三维打印的自恢复保险丝和晶体管。 这些元件虽然简单，却是电子设备中不可或缺的部件，通常使用难以处理的半导体。

这些晶体管只有几百微米大小，在体积和性能上都不如 iPhone 处理器上的晶体管。 不过，它们经久耐用，可用于一系列简单的应用。 这包括像操作电机的开关这样简单的应用，以及变成集成电路的部件。

费尔南多-贝拉斯克斯-加西亚（Fernando Velásquez-García）说："现实情况是，有许多工程情况并不需要最好的芯片。说到底，你关心的只是你的设备能否完成任务。 这项技术能够满足这样的限制。"

由于采用了可生物降解的材料，而且不需要洁净室，这种制造简单电子器件的方法可以在高端制造困难的地方使用，比如偏远的研究实验室和"航天器上"。

这就是所谓的意外之喜。 有关这项研究的论文已发表在Virtual and Physical Prototyping期刊上。