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NANOFIL « ENCRES » ENABLE-PAPIER IMPRIMABLE ELECTRONICS

En suspendant des nanoparticules métalliques minuscules dans les liquides, scientifiques de l’Université de Duke sont brassage conductrice jet d’encre imprimante « encres » pour imprimer les schémas de circuit peu coûteux, personnalisable sur n’importe quelle surface.

Électronique imprimée, qui sont déjà utilisés à grande échelle dans des dispositifs tels que l’identification de l’antivol radio fréquence (RFID) tags vous pourraient trouver à l’arrière du nouveau DVD, actuellement ont un inconvénient majeur : pour les circuits de travailler, ils doivent d’abord être chauffé pour faire fondre tous les nanoparticules ensemble dans un seul fil conducteur, il est impossible d’imprimer des circuits sur papier ou en plastique peu coûteux.

Une nouvelle étude par des chercheurs de la Duke montre que peaufiner la forme des nanoparticules dans l’encre pourrait éliminer juste le besoin de chaleur.

En comparant la conductivité des films réalisés à partir de différentes formes de nanostructures argenté, les chercheurs ont découvert que les électrons zip à travers des films faits de nanofils argent beaucoup plus faciles que les films issus d’autres formes, comme des nanosphères ou microflakes. En fait, les électrons coulaient si facilement à travers les films de nanofils qu’ils pourraient fonctionner dans des circuits imprimés sans devoir faire fondre tous ensemble.

« Les nanofils eu une conductivité plus élevée que le plus couramment utilisé des nanoparticules d’argent que vous trouveriez dans les antennes imprimées pour les étiquettes RFID, de 4 000 fois », a déclaré Benjamin Wiley, professeur assistant de chimie à Duke. « Donc si vous utilisez des nanofils, alors il ne faut pas chauffer les circuits imprimés jusqu'à cette température élevée et vous pouvez utiliser moins cher de plastique ou de papier. »

« Il n’y a vraiment rien d’autre que je peux penser outre ces nanofils d’argent que vous pouvez simplement imprimer et c’est tout simplement le conducteur, sans aucun post-traitement, » a ajouté Wiley.

Ces types d’électronique imprimée pourraient avoir des applications bien au-delà de l’emballage intelligent ; les chercheurs envisagent à l’aide de la technologie pour fabriquer des cellules solaires, imprimés affiche, LEDS, écrans tactiles, amplis, batteries et même des dispositifs implantables de bio-électronique. Les résultats est apparu en ligne le 16 décembre à ACS Applied Materials et Interfaces.

Argent est devenu un matériau de go-to pour la fabrication de l’électronique imprimée, Wiley a dit, et un certain nombre d’études est apparus récemment mesurer la conductivité des films avec différentes formes de nanostructures argent. Toutefois, les variations expérimentales font des comparaisons directes entre les formes difficiles et peu d’études ont lié la conductivité des films à la masse totale de l’argent utilisé, un facteur important lorsque vous travaillez avec un matériau coûteux.

« Nous voulions éliminer tout matériel supplémentaire des encres et simplement hone dans sur le montant de l’argent dans les films et les contacts entre les nanostructures comme seule source de variabilité, » a déclaré Ian Stewart, un étudiant diplômé récent de Wiley lab et premier auteur sur le livre de l’ACS.

Stewart utilisé des recettes connues pour concocter des nanostructures argent avec différentes formes, y compris les nanoparticules, microflakes et nanofils de courtes et longues et ces nanostructures délayée dans l’eau distillée pour faire simples « encres ». Ensuite, il a inventé un moyen rapide et facile de faire des films minces à l’aide d’équipements disponibles dans à peu près n’importe quel laboratoire--lames de verre et de ruban adhésif double-face.

« Nous avons utilisé une perforatrice pour découper des puits de ruban adhésif double-face et coincé à lames en verre », a déclaré Stewart. En ajoutant un volume précis d’encre sur chaque bande « bien » et puis chauffer les puits--soit à température relativement basse pour simplement faire évaporer l’eau ou à des températures plus élevées pour commencer à fondre les structures ensemble--, il a créé une variété de films pour tester.

L’équipe de dire qu’ils n’ont pas été surpris que les films de nanofils long avaient la plus haute conductivité. Habituellement, les électrons traversent facilement les nanostructures individuels mais coincés quand ils ont de sauter d’une structure à l’autre, Wiley a expliqué, et longs nanofils considérablement réduisent le nombre de fois où que les électrons ont à faire ce « saut ».

Mais ils ont été surpris à quel radical le changement a été. « La résistivité des films long argent nanofil est plusieurs ordres de grandeur plus faible que les nanoparticules d’argent et seulement 10 fois plus que l’argent pur », a déclaré Stewart.



L’équipe expérimente actuellement avec l’aide de jets d’aérosol pour imprimer encres nanofil argent dans les circuits utilisables. Wiley dit qu'ils veulent aussi examiner si les nanofils cuivre argenté, qui sont nettement moins cher à produire que des nanofils argent purs, donnera le même effet.

Cette recherche a été financée par la National Science Foundation (ECCS-1344745 et DMR-1253534) et une bourse de GAANN par le biais du département de chimie de Duke.


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