Al suspender pequeñas nanopartículas metálicas en líquidos, los científicos de la Universidad de Duke están elaborando "tintas" para impresoras de chorro de tinta conductoras para imprimir patrones de circuitos económicos y personalizables en casi cualquier superficie.
La electrónica impresa, que ya se está utilizando a gran escala en dispositivos como las etiquetas de identificación de radiofrecuencia antirrobo RFID que puede encontrar en la parte posterior de los nuevos DVD, actualmente tiene un inconveniente importante: que los circuitos funcionen, primero tienen que calentarse para fundir todas las nanopartículas juntas en un solo cable conductor, lo que hace imposible imprimir circuitos en plásticos o papel de bajo costo.
Un nuevo estudio realizado por investigadores de Duke muestra que ajustar la forma de las nanopartículas en la tinta podría eliminar la necesidad de calor.
Al comparar la conductividad de las películas hechas de diferentes formas de nanoestructuras de plata, los investigadores descubrieron que los electrones atraviesan las películas hechas de nanocables de plata mucho más fácilmente que las películas hechas de otras formas, como las nanoesferas o microflakes. De hecho, los electrones fluían tan fácilmentelas películas de nanocables que podrían funcionar en circuitos impresos sin la necesidad de fundirlas todas juntas.
"Los nanocables tenían una conductividad 4.000 veces mayor que las nanopartículas de plata más comúnmente utilizadas que encontraría en las antenas impresas para etiquetas RFID", dijo Benjamin Wiley, profesor asistente de química en Duke. "Entonces, si usa nanocables, entoncesno tiene que calentar los circuitos impresos a una temperatura tan alta y puede usar plásticos o papel más baratos ".
"Realmente no hay nada más en lo que pueda pensar además de estos nanocables de plata que pueda imprimir y que sea simplemente conductivo, sin ningún procesamiento posterior", agregó Wiley.
Estos tipos de productos electrónicos impresos podrían tener aplicaciones mucho más allá del embalaje inteligente; los investigadores prevén el uso de la tecnología para fabricar células solares, pantallas impresas, LEDS, pantallas táctiles, amplificadores, baterías e incluso algunos dispositivos bioelectrónicos implantables. Los resultados aparecieron en línea en diciembre.16 pulgadas Materiales e interfaces aplicados por ACS .
La plata se ha convertido en un material de referencia para la fabricación de productos electrónicos impresos, dijo Wiley, y recientemente han aparecido varios estudios que miden la conductividad de películas con diferentes formas de nanoestructuras de plata. Sin embargo, las variaciones experimentales dificultan las comparaciones directas entre las formas,y pocos informes han relacionado la conductividad de las películas con la masa total de plata utilizada, un factor importante cuando se trabaja con un material costoso.
"Queríamos eliminar cualquier material adicional de las tintas y simplemente perfeccionar la cantidad de plata en las películas y los contactos entre las nanoestructuras como la única fuente de variabilidad", dijo Ian Stewart, un estudiante recién graduado en el laboratorio de Wileyy primer autor en el artículo de ACS.
Stewart usó recetas conocidas para cocinar nanoestructuras de plata con diferentes formas, incluyendo nanopartículas, microflakes y nanocables cortos y largos, y mezcló estas nanoestructuras con agua destilada para hacer "tintas" simples. Luego inventó una manera rápida y fácil de hacerpelículas delgadas que utilizan equipos disponibles en casi cualquier laboratorio: portaobjetos de vidrio y cinta de doble cara.
"Usamos un punzón para cortar pozos de cinta adhesiva de doble cara y los pegamos a los portaobjetos de vidrio", dijo Stewart. Al agregar un volumen preciso de tinta en cada "pozo" de cinta y luego calentar los pozos, ya sea paratemperatura relativamente baja para simplemente evaporar el agua o temperaturas más altas para comenzar a fundir las estructuras juntas: creó una variedad de películas para probar.
El equipo dice que no les sorprendió que las películas largas de nanocables tuvieran la mayor conductividad. Los electrones generalmente fluyen fácilmente a través de nanoestructuras individuales pero se atascan cuando tienen que saltar de una estructura a la siguiente, explicó Wiley, y los cables largos reducen considerablementela cantidad de veces que los electrones tienen que hacer este "salto"
Pero se sorprendieron de lo drástico que fue el cambio. "La resistividad de las películas largas de nanocables de plata es de varios órdenes de magnitud más baja que las nanopartículas de plata y solo 10 veces mayor que la plata pura", dijo Stewart.
El equipo ahora está experimentando con el uso de chorros de aerosol para imprimir tintas de nanocables de plata en circuitos utilizables. Wiley dice que también quieren explorar si los nanocables de cobre recubiertos de plata, que son significativamente más baratos de producir que los nanocables de plata pura, tendrán el mismo efecto.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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