美國麻省理工學院團隊在電子製造領域取得一項重要進展：他們利用全3D打印技術，无需製作出了不需要半導體材料的半导有源電子設備器件。這一突破性研究發表在新一期《虛擬與物理原型》雜誌上，体材為將來的电器電子製造開辟了新途徑。

團隊使用普通的无需3D打印機和成本低廉、可生物降解的半导材料，打印了這些無半導體器件。体材雖然這些器件性能還不足以與傳統半導體晶體管相比，电器但它們已能執行一些基本的无需控製任務，比如調節電動機的半导速度。這項新技術使用的体材能量較少，產生的电器廢物也更少，不僅降低了生產成本，无需還減少了對環境的半导影響。

實驗過程中，体材團隊發現摻雜銅納米顆粒的聚合物細絲具有一種特別的現象：當通過大電流時，材料會表現出顯著的電阻增加；而一旦停止供電，其電阻又迅速恢複到初始狀態。這種特性使該材料可被用作開關元件，類似於半導體中的晶體管。團隊嚐試了多種不同摻雜物（包括碳、碳納米管以及石墨烯）的聚合物細絲，但隻有含銅納米顆粒的細絲展現出了自複位能力。

基於這種現象，團隊認為，電流導致的熱效應或使銅粒子擴散開來，增加了電阻；而在冷卻後，銅粒子重新聚集，電阻隨之降低。此外，聚合物基質從結晶態轉變為非晶態再轉回的過程，也可能對電阻的變化有所貢獻。

利用這一原理，團隊開發出一種新型邏輯門，它由銅摻雜聚合物製成的細絲構成，可以通過調整輸入電壓來控製電阻變化。

此外，向聚合物細絲中添加其他功能性微粒，還可實現更加複雜多樣的應用。

這一成果展示了未來小型企業自主生產簡單智能硬件的可能性。

邏輯門是數字邏輯電路基本單元，“或”“與”“非”“或非”“與非”，任何複雜的邏輯電路都可由這些邏輯門組成。晶體管可以實現對輸出電流的開關控製，通過不同電路配置，實現多個邏輯門功能。此次，科研團隊成功利用全3D打印技術，製作出了不需要半導體材料的有源電子設備組件。雖然性能不足以媲美晶體管，但摻雜銅納米顆粒的聚合物細絲已經具備基本的控製功能，且這種材料成本低、廢物少，或能成為晶體管的“平替”。