Strieborný atrament z nanovlákien umožňuje tlač papierovej elektroniky

Chemici zistili, že filmy zo strieborných nanovlákien, vedú elektrinu natoľko dobre, aby vytvorili fungujúci obvodov bez použitia vysokých teplôt, čo umožňuje tlač elektroniky na materiály citlivé na teplo ako je papier alebo plast.

Suspendovaním drobných kovových nanočastíc v kvapalinách, vytvorili vedci z Duke University vodivé tlačiarenské farby pre lacné tlačenie prispôsobiteľných obvodových vzorov na takmer akýkoľvek povrch.

Tlačenie elektroniky, ktoré sa zariadeniach používa v širšom meradle, má v súčasnosti jednu veľkú nevýhodu. Obvody sa pri práci musia najprv zahriať, aby roztavili všetky nanočastice do jedného vodivého vlákna, čo znemožňuje tlačenie obvodov v lacných plastoch alebo papieri.

Nová štúdia výskumníkov z Duke ukazuje, že ladením tvarov nanočastíc v atramente môžeme eliminovať potrebu tepla.

Porovnaním vodivosti filmov rôznych tvarov strieborných nanoštruktúr, výskumníci zistili, že elektrónový zip cez film vyrobený zo strieborných nanovlákien je oveľa jednoduchší, ako filmy z iných tvarov, ako sú nanoguličky alebo mikrovločky. V skutočnosti prúdia elektróny tak ľahko cez filmy z nanovlákna, ktoré by mohli fungovať v plošných spojoch bez potreby ich všetky taviť.

″Nanovlákna majú 4000 krát vyššiu vodivosť než bežne používané nanočastice striebra, ktoré by ste našli pri tlačení dnes,″ povedal Benjamin Wiley, asistent profesora chémie. ″Takže ak použijete nanovlákna, potom nevytvárate až tak vysoké teplo plošných spojov a môžete použiť lacnejšie plasty alebo papier.″

″Nanovlákna môžete vytlačiť a sú jednoducho vodivé, bez akéhokoľvek ďalšieho spracovania.″ dodal Wiley.

Tieto typy tlačenej elektroniky by mohli mať v budúcnosti aplikácie ďaleko za inteligentnými obalmi. Výskumníci si vedia s touto technológiou predstaviť solárne články, tlačený displej, LED diódy, dotykové obrazovky, zosilňovače, batérie a dokonca aj niektoré implantované bio-elektronické zariadenia.

″Striebro sa stalo hlavným materiálom pre výrobu tlačenej elektroniky,″ povedal Wiley. Mnoho štúdií sa v poslednej dobe zaoberalo vodivosťou filmov z rôznych tvarov strieborných nanoštruktúr. Ale experimentálne odchýlky boli pri priamom porovnávaní zložité a niekoľko správ spája vodivosť filmov s celkovou hmotnosťou striebra použitého, čo je dôležitý faktor pri práci s drahým materiálom.

″Chceme odstrániť všetky ďalšie materiály z atramentov a jednoducho sa zamerať na množstvo striebra vo filmoch a kontaktoch medzu nanoštruktúrami, ako jediný zdroj variability,″ povedal ian Stewart, čerstvý študent a autor ASC papiera.

Stewart použil známy recept k uvareniu striebornej nanoštruktúry rôzne tvary, vrátane nanočastíc, mikrovločiek a krátkych i dlhých nanovlákien a zmiešal ich s destilovanou vodou, aby vytvoril jednoduché ″atramenty″. Potom vynašiel rýchly a jednoduchý spôsob, ako vyrobiť tenké filmy s použitím zariadenia, ktoré je k dispozícií v takmer každom laboratóriu – sklíčka a obojstrannej pásky.

″Použili sme obojstrannú lepiacu pásku s vystrihnutými dierami a prilepili ich na sklenené diapozitívy,″ povedal Stewart. Pridaním presného objemu atramentu do každej pásky a potom zahriatím dier, sa relatívne nízka teplota jednoducho odparí alebo sa pri vyšších teplotách začne tavenie štruktúry spoločne. Vytvoril rad filmov pre testovanie.

Tím hovorí, že neboli prekvapení, že film z dlhých nanovlákien mal najvyššiu vodivosť. Elektróny zvyčajne ľahko prúdia cez jednoduché nanoštruktúry, ale uviaznu keď majú skočiť z jednej štruktúry do druhej. Dlhé nanovlákna výrazne znižujú počet prípadov, kedy elektróny urobia tento ″skok″.

Boli ale prekvapení, aká drastická zmena to bola. ″Odpor filmov z dlhých strieborných nanovlákien je niekoľko rádov nižšia, ako nanočastice striebra a len 10 krát väčšia ako čisté striebro,″ povedal Stewart.

Tím teraz experimentuje s použitím aerosólových trysiek pre tlač použiteľných obvodov z atramentu zo strieborných nanovlákien. Wiley hovorí, že tiež chcú preskúmať, či postriebrené medené nanovlákna, ktoré sú výrazne lacnejšie na výrobu, ako čisto strieborné nanovlákna, dajú rovnaký efekt.


Zdroj: nanowerk.com

Leave a Comment