211service.com
Afdrukbare elektronica
Stel je voor dat je de volgende keer dat je je koffiebestelling plaatst, een temperatuurgevoelige sticker op je to-go-kopje plakt. Op een dag kan het high-tech stempel dat zo'n sticker produceert ons ook voedselverpakkingen opleveren die een digitale aftelling weergeven om te waarschuwen voor bedervende producten, of zelfs een ruit die de voorspelling voor de dag toont, gebaseerd op metingen van de weersomstandigheden buiten.
Ingenieurs van het MIT hebben een snel, nauwkeurig stempelproces uitgevonden waardoor dergelijke elektronische oppervlakken een goedkope realiteit kunnen worden. In een paper gepubliceerd in S wetenschappelijke vooruitgang , rapporteren de onderzoekers dat ze een stempel hebben gemaakt van koolstofnanobuisjes die elektronische inkt kunnen printen op zowel stijve als flexibele oppervlakken.
A. John Hart, universitair hoofddocent hedendaagse technologie en werktuigbouwkunde, zegt dat het stempelproces van het team in staat moet zijn om transistors te printen die klein genoeg zijn om individuele pixels in displays met hoge resolutie en aanraakschermen te besturen. Het kan ook een relatief goedkope, snelle manier zijn om elektronische oppervlakken te vervaardigen.
Er is een enorme behoefte aan het printen van elektronische apparaten die extreem goedkoop zijn, maar die eenvoudige berekeningen en interactieve functies bieden, zegt Hart. Hij voegt eraan toe dat het nieuw ontwikkelde printproces van de groep een technologie is voor hoogwaardige, volledig geprinte elektronica, inclusief transistors, optisch functionele oppervlakken en alomtegenwoordige sensoren.
Om elektronica nauwkeurig af te drukken, ontwierpen Hart en zijn team nanoporeuze postzegels. Ze zijn sponziger dan rubber en ongeveer zo groot als een vingernagel. Ze hebben kenmerkende patronen die veel kleiner zijn dan de breedte van een mensenhaar.
Om zulke zeer gedetailleerde stempels te maken, gebruikte het team koolstofnanobuisjes - sterke, microscopisch kleine vellen koolstofatomen, gerangschikt in cilinders. De onderzoekers gebruikten de eerder ontwikkelde technieken van de groep om de nanobuisjes op een oppervlak van silicium te laten groeien in zorgvuldig gecontroleerde patronen, waaronder honingraatachtige zeshoeken en bloemvormige ontwerpen. Vervolgens doordrenkt ze de stempel met een kleine hoeveelheid elektronische inkt die halfgeleidende nanodeeltjes bevat, zoals zilver, zinkoxide of kwantumdots.
De onderzoekers bouwden een drukmachine met een gemotoriseerde spoel, waar omheen flexibele substraten kunnen worden gewikkeld. Ze bevestigden elke stempel op een verend platform om de kracht te beheersen die wordt gebruikt om de stempels op het substraat te drukken terwijl de spoel over het platform draait.
Uit testen bleek dat de afgedrukte patronen voldoende elektrische geleidbaarheid hadden om bijvoorbeeld als hoogwaardige transparante elektroden te dienen. Hart en zijn team zijn nu van plan om de mogelijkheid van gedrukte elektronica te onderzoeken.