Разработан процесс, подходящий для 3D-печати, который можно использовать для производства прозрачных и механически гибких электронных схем. Такая технология может позволить изготавливать печатные светодиоды, солнечные элементы или инструменты с интегральными схемами.
Cотрудничество между Университетом Гамбурга и DESY привело к разработке процесса для 3D-печати, который можно использовать для производства прозрачных и гибких электронных схем. Электроника при этом будет состоять из сетки серебряных нанонитей, которые могут быть напечатаны в виде суспензии и встроены в различные гибкие и прозрачные полимеры. Эта технология может обеспечить новые приложения, такие как печатные светодиоды, солнечные элементы или инструменты с интегральными схемами.
Исследователи сообщают об этом в журнале Scientific Reports.
«Цель этого исследования состояла в том, чтобы функционализировать 3D-печатные полимеры для различных применений», - сообщает Михаэль Рюбхаузен. «С нашим новым подходом мы хотим интегрировать электронику в существующие структурные единицы и улучшить компоненты с точки зрения пространства и веса».
Используя яркий рентгеновский свет от исследовательского источника света DESY PETRA III и другие методы измерений, команда точно проанализировала свойства нанопроволок в полимере.
«В основе технологии лежат серебряные нанопроволоки, которые образуют проводящую сетку», - объясняет Глиер. Серебряные проволоки обычно имеют толщину несколько десятков нанометров (миллионные доли миллиметра) и длину от 10 до 20 микрометров (тысячные доли миллиметра). Детальный рентгеновский анализ показывает, что структура нанопроволок в полимере не изменяется, но что проводимость сетки даже улучшается благодаря сжатию полимером, поскольку полимер сжимается во время процесса отверждения.
Сетка из серебряных нанонитей
Credit: University of Hamburg, Ferdinand Otto
Серебряные нанопроволоки наносят на подложку в виде суспензии и сушат. «По соображениям стоимости цель состоит в том, чтобы достичь максимально возможной проводимости с минимально возможным количеством нанопроводов. Это также повышает прозрачность материала», - объясняет Рот, руководитель измерительной станции P03 на рентгеновском источнике света DESY PETRA III, где проводились рентгеновские исследования. «Таким образом, слой за слоем, проводник может быть получен». Гибкий полимер наносится на проводящие дорожки, которые, в свою очередь, могут быть покрыты проводящими дорожками и контактами. В зависимости от геометрии и используемого материала, различные электронные компоненты могут быть напечатаны таким образом.
В этой статье исследователи изготовили гибкий конденсатор. «В лаборатории мы выполняли отдельные рабочие этапы в процессе наслоения, но на практике они впоследствии могут быть полностью перенесены на 3D-принтер», - объясняет Глиер. «Однако для этого также необходимо дальнейшее развитие традиционной технологии 3D-печати, которая обычно оптимизируется для отдельных печатных красок. В струйных притерах сопла для печати могут забиться наноструктурами», - отмечает Рюбхаузен.
На следующем этапе исследователи теперь хотят проверить, как изменяется структура проводящих путей из нанопроволоки при механическом воздействии. «Насколько хорошо проволочная сетка удерживается вместе во время изгиба? Насколько стабилен полимер?», - сказал Рот, обращаясь к типичным вопросам. «Рентгенологическое исследование очень подходит для этого, потому что это единственный способ, которым мы можем смотреть в материал и анализировать проводящие пути и поверхности нанопроводов».
В работе принимали участие исследователи из Гамбургского университета, Королевского технологического института в Стокгольме, Центра науки о древесине Валленберга в Стокгольме, Института структуры и динамики вещества Макса Планка в Гамбурге и DESY.
Источник: Tomke E. Glier, Lewis Akinsinde, Malwin Paufler, Ferdinand Otto, Maryam Hashemi, Lukas Grote, Lukas Daams, Gerd Neuber, Benjamin Grimm-Lebsanft, Florian Biebl, Dieter Rukser, Milena Lippmann, Wiebke Ohm, Matthias Schwartzkopf, Calvin J. Brett, Toru Matsuyama, Stephan V. Roth, Michael Rübhausen. Functional Printing of Conductive Silver-Nanowire Photopolymer Composites. Scientific Reports, 2019; 9 (1) DOI: 10.1038/s41598-019-42841-3
Вас также может заинтересовать: