Ny teknik gør det muligt at printe fleksible, strækbare sølv nanotrådskredsløb

Forskere ved North Carolina State University har udviklet en ny teknik, der giver dem mulighed for at printe kredsløb på fleksible, strækbare substrater ved hjælp af sølv nanotråde. Fremskridtet gør det muligt at integrere materialet i en bred vifte af elektroniske enheder.

Sølv nanotråde har tiltrukket sig betydelig interesse i de senere år til brug i mange applikationer, lige fra proteser til bærbare sundhedssensorer, på grund af deres fleksibilitet, strækbarhed og ledende egenskaber. Mens proof-of-concept eksperimenter har været lovende, der har været betydelige udfordringer med at printe højt integrerede kredsløb ved hjælp af sølv nanotråde.

Sølv nanopartikler kan bruges til at printe kredsløb, men nanopartiklerne producerer kredsløb, der er mere skøre og mindre ledende end sølv nanotråde. Men konventionelle teknikker til udskrivning af kredsløb fungerer ikke godt med sølv nanotråde; nanotrådene tilstopper ofte trykdyserne.

"Vores tilgang bruger elektrohydrodynamisk udskrivning, som er afhængig af elektrostatisk kraft til at udstøde blækket fra dysen og trække det til det passende sted på substratet, " siger Jingyan Dong, co-korresponderende forfatter til et papir om arbejdet og en lektor i NC State's Edward P. Fitts Department of Industrial &Systems Engineering. "Denne tilgang giver os mulighed for at bruge en meget bred dyse - som forhindrer tilstopning - samtidig med at vi bevarer en meget fin udskriftsopløsning."

"Og fordi vores 'blæk' består af et opløsningsmiddel, der indeholder sølv nanotråde, der typisk er mere end 20 mikrometer lange, de resulterende kredsløb har den ønskede ledningsevne, fleksibilitet og strækbarhed, " siger Yong Zhu, en professor i maskinteknik ved NC State og co-korresponderende forfatter til papiret.

"Ud over, det opløsningsmiddel, vi bruger, er både ugiftigt og vandopløseligt, " siger Zheng Cui, en ph.d. studerende ved NC State og hovedforfatter af papiret. "Når kredsløbet er udskrevet, opløsningsmidlet kan simpelthen vaskes af."

Hvad mere er, størrelsen af ​​udskrivningsområdet er kun begrænset af printerens størrelse, hvilket betyder, at teknikken let kunne skaleres op.

Forskerne har brugt den nye teknik til at skabe prototyper, der gør brug af sølv nanotrådskredsløb, inklusiv en handske med intern varmelegeme og en bærbar elektrode til brug ved elektrokardiografi. NC State har indgivet et foreløbigt patent på teknikken.

"I betragtning af teknikkens effektivitet, evne til at skrive direkte, og skalerbarhed, vi er optimistiske, at dette kan bruges til at fremme udviklingen af ​​fleksible, strækbar elektronik ved hjælp af sølv nanotråde – hvilket gør disse enheder praktiske fra et produktionsperspektiv, " siger Zhu.

Papiret, "Elektrohydrodynamisk udskrivning af sølv nanotråde til fleksibel og strækbar elektronik, " er offentliggjort i tidsskriftet Nanoscale.