Los ingenieros de la Universidad Estatal de Oregón han logrado un avance fundamental en la comprensión de la física de la "sinterización" fotónica, lo que podría conducir a muchos avances nuevos en células solares, electrónica flexible, varios tipos de sensores y otros productos de alta tecnología impresos en algo comosimple como una hoja de papel o plástico.
La sinterización es la fusión de nanopartículas para formar una película delgada sólida y funcional que puede usarse para muchos propósitos, y el proceso podría tener un valor considerable para las nuevas tecnologías.
La sinterización fotónica tiene la posible ventaja de mayor velocidad y menor costo, en comparación con otras tecnologías para la sinterización de nanopartículas.
En la nueva investigación, los expertos de OSU descubrieron que los enfoques anteriores para comprender y controlar la sinterización fotónica se habían basado en una visión defectuosa de la física básica involucrada, lo que había llevado a una gran sobreestimación de la calidad del producto y la eficiencia del proceso.
Basado en la nueva perspectiva de este proceso, que se ha descrito en Nature Informes científicos , los investigadores ahora creen que pueden crear productos de alta calidad a temperaturas mucho más bajas, al menos dos veces más rápido y con 10 veces más eficiencia energética.
Eliminar las restricciones sobre las temperaturas de producción, la velocidad y el costo, según los investigadores, debería permitir la creación de muchos productos nuevos de alta tecnología impresos en sustratos tan baratos como papel o envoltura de plástico.
"La sinterización fotónica es una forma de depositar nanopartículas de forma controlada y luego unirlas, y ha sido de gran interés", dijo Rajiv Malhotra, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Facultad de Ingeniería de la OSU. "Hasta ahora,sin embargo, realmente no entendimos la física subyacente de lo que estaba sucediendo. Se pensó, por ejemplo, que el cambio de temperatura y el grado de fusión no estaban relacionados, pero de hecho eso es muy importante ".
Con los conceptos descritos en el nuevo estudio, la puerta está abierta para un control preciso de la temperatura con tamaños de nanopartículas más pequeños. Esto permite una mayor velocidad del proceso y una producción de alta calidad a temperaturas al menos dos veces más bajas que antes."se identificó el efecto de amortiguación" que tiene un gran impacto en la obtención de la calidad deseada de la película terminada
"Una temperatura más baja es una clave real", dijo Malhotra. "Para reducir los costos, queremos imprimir estos productos de nanotecnología en cosas como papel y plástico, que se quemarían o fundirían a temperaturas más altas. Ahora sabemos que es posible, ycómo hacerlo. Deberíamos ser capaces de crear procesos de producción que sean rápidos y baratos, sin pérdida de calidad ".
Los productos que podrían evolucionar a partir de la investigación, dijo Malhotra, incluyen células solares, sensores de gas, etiquetas de identificación por radiofrecuencia y una amplia gama de productos electrónicos flexibles. Podrían surgir sensores biomédicos portátiles, junto con nuevos dispositivos de detección para aplicaciones ambientales.
En esta tecnología, la luz de una lámpara de xenón se puede transmitir sobre áreas relativamente grandes para fusionar nanopartículas en películas delgadas funcionales, mucho más rápido que con los métodos térmicos convencionales. Debería ser posible ampliar el proceso a grandes niveles de fabricación para uso industrial.
Este avance fue posible gracias a una subvención de nanomanufactura escalable de $ 1.5 millones de la National Science Foundation, de cuatro años, que se enfoca en trascender las barreras científicas para la producción de nanomateriales a nivel industrial.Germán.
Los investigadores de OSU trabajarán con dos fabricantes en la industria privada para crear una instalación de prueba de concepto en el laboratorio, como el siguiente paso para llevar esta tecnología hacia la producción comercial.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Oregón . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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