Una cooperación de investigación entre la Universidad de Hamburgo y DESY ha desarrollado un proceso adecuado para la impresión 3D que puede usarse para producir circuitos electrónicos transparentes y mecánicamente flexibles. La electrónica consiste en una malla de nanocables de plata que pueden imprimirse en suspensión e incrustarseen varios plásticos polímeros flexibles y transparentes. Esta tecnología puede permitir nuevas aplicaciones como diodos emisores de luz imprimibles, células solares o herramientas con circuitos integrados, como informan Tomke Glier de la Universidad de Hamburgo y sus colegas en la revista Informes científicos . Los investigadores están demostrando el potencial de su proceso con un condensador flexible, entre otras cosas.
"El objetivo de este estudio fue funcionalizar polímeros imprimibles en 3D para diferentes aplicaciones", informa Michael Rübhausen del Centro de Ciencia de Láser Libre de Electrones CFEL, una cooperación entre DESY, la Universidad de Hamburgo y la Sociedad Max Planck"Con nuestro enfoque novedoso, queremos integrar la electrónica en las unidades estructurales existentes y mejorar los componentes en términos de espacio y peso". El profesor de física de la Universidad de Hamburgo dirigió el proyecto junto con el investigador de DESY Stephan Roth, quien también es profesor enReal Instituto de Tecnología de Estocolmo. Utilizando la brillante luz de rayos X de la fuente de luz de investigación PETRA III de DESY y otros métodos de medición, el equipo ha analizado con precisión las propiedades de los nanocables en el polímero.
"En el corazón de la tecnología están los nanocables de plata, que forman una malla conductora", explica Glier. Los alambres de plata suelen tener varias decenas de nanómetros millonésimas de milímetro de grosor y de 10 a 20 micrómetros milésimas de milímetroEl análisis detallado de rayos X muestra que la estructura de los nanocables en el polímero no cambia, pero que la conductividad de la malla incluso mejora gracias a la compresión del polímero, ya que el polímero se contrae durante el proceso de curado.
Los nanocables de plata se aplican a un sustrato en suspensión y se secan. "Por razones de costos, el objetivo es lograr la mayor conductividad posible con la menor cantidad de nanocables posible. Esto también aumenta la transparencia del material", explica Roth, jefede la estación de medición P03 en la fuente de luz de rayos X de DESY PETRA III, donde se llevaron a cabo las investigaciones de rayos X. "De esta manera, capa por capa, se puede producir un camino o superficie conductora". Se aplica un polímero flexible alpistas conductoras, que a su vez se pueden cubrir con pistas conductoras y contactos. Dependiendo de la geometría y el material utilizado, se pueden imprimir varios componentes electrónicos de esta manera.
En este documento, los investigadores produjeron un condensador flexible. "En el laboratorio, llevamos a cabo los pasos de trabajo individuales en un proceso de estratificación, pero en la práctica luego se pueden transferir completamente a una impresora 3D", explica Glier. "Sin embargo, el desarrollo adicional de la tecnología de impresión 3D convencional, que generalmente está optimizada para tintas de impresión individuales, también es esencial para esto. En los procesos basados en inyección de tinta, las boquillas de impresión podrían estar obstruidas por las nanoestructuras ", señala Rübhausen.
En el siguiente paso, los investigadores ahora quieren probar cómo cambia la estructura de las rutas conductoras hechas de nanocables bajo tensión mecánica. "¿Qué tan bien se mantiene unida la malla de alambre durante la flexión? Qué tan estable permanece el polímero", dijo Roth, refiriéndose a las preguntas típicas: "La investigación de rayos X es muy adecuada para esto porque es la única forma en que podemos examinar el material y analizar las rutas y superficies conductoras de los nanocables".
Investigadores de la Universidad de Hamburgo, el Instituto Real de Tecnología de Estocolmo, el Centro Wallenberg de Ciencias de la Madera en Estocolmo, el Instituto Max Planck para la Estructura y Dinámica de la Materia en Hamburgo y DESY estuvieron involucrados en el trabajo.
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Materiales proporcionado por DISEÑO Deutsches Elektronen-Synchrotron . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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