真空管是在1904年由John Fleming發(fā)明的，并很快就成為收音機(jī)、電視機(jī)和其它產(chǎn)品的一個(gè)重要部分。比如人類(lèi)歷史上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ENIAC上就使用了17468個(gè)不同的真空管。

時(shí)至今日，盡管很多半導(dǎo)體電子元器件的使用取代了真空管的作用，但是它仍然在很多電子設(shè)備上發(fā)揮作用。比如美國(guó)國(guó)防部仍然在一些關(guān)鍵的通信設(shè)備和其它各種雷達(dá)系統(tǒng)中使用了超過(guò)20萬(wàn)件真空電子器件（VEDS）。

因此，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）對(duì)于如何改進(jìn)這些VEDS產(chǎn)生了興趣，并開(kāi)始探討通過(guò)使用3D打印技術(shù)來(lái)達(dá)到這一目的的可能性。但是DARPA首先要回答的問(wèn)題是：在如今的這個(gè)年代，他們?yōu)槭裁催€要為對(duì)基于真空管的更為老舊的技術(shù)進(jìn)行投資增加其生產(chǎn)，而不是使用更為復(fù)雜的半導(dǎo)體技術(shù)？

DARPA微系統(tǒng)技術(shù)辦公室（MTO）的INVEST項(xiàng)目經(jīng)理Dev Palmer解釋了個(gè)中原因：

“如今在世界范圍內(nèi)低成本、高功率的商用放大器和信號(hào)源的擴(kuò)散已經(jīng)使得電磁頻譜擁擠不堪，而且在射頻（RF）和微波區(qū)域也存在激烈的競(jìng)爭(zhēng)。當(dāng)你需要在工業(yè)頻率參數(shù)領(lǐng)域以外進(jìn)行任何操作的時(shí)候，真空管是首選的技術(shù)。但是在我們項(xiàng)目感興趣的高毫米波頻率這一方面，VEDS的設(shè)計(jì)和制造是一個(gè)復(fù)雜的、勞動(dòng)密集型的過(guò)程，需要精湛的建模工具、特殊材料，而且價(jià)格昂貴，加工精度要求高。”

而這也正是3D打印發(fā)揮作用的地方。目前DARPA對(duì)于真空管技術(shù)的研究集中在75 GHz以上的毫米波頻率。這些真空管在尺寸上非常小，但是需要絕對(duì)的精度，這也是3D打印的主要優(yōu)點(diǎn)之一。

“當(dāng)你把頻率增加上去的時(shí)候，就不能使用常規(guī)的制造工藝了。”Palmer說(shuō)，“如果你能夠用一臺(tái)3D打印機(jī)打印出整體結(jié)構(gòu)，使一切都像在流水線上那樣整齊，這將讓它們的制造變得更加容易。”

DARPA已經(jīng)開(kāi)始了一個(gè)新的研究項(xiàng)目，并撥出資金用于對(duì)打造下一代微型VEDS進(jìn)行可行性研究。創(chuàng)新真空電子科學(xué)與技術(shù)（INVEST）項(xiàng)目將提供贈(zèng)款合同，以支持任何為達(dá)到這一愿景而進(jìn)行的基礎(chǔ)研究。