La nueva tecnología de impresión de grafeno puede producir circuitos electrónicos de bajo costo, flexibles, altamente conductivos y repelentes al agua.
La nanotecnología "otorgaría un enorme valor a la electrónica portátil / lavable autolimpiable que sea resistente a las manchas o la formación de hielo y biopelículas", según un artículo reciente que describe el descubrimiento.
"Estamos tomando grafeno impreso de inyección de tinta de bajo costo y sintonizándolo con un láser para hacer materiales funcionales", dijo Jonathan Claussen, profesor asistente de ingeniería mecánica de la Universidad Estatal de Iowa, asociado del Departamento de Energía de Estados Unidos de AmesLaboratorio y el autor correspondiente del artículo presentado recientemente en la portada de la revista nanoescala .
El documento describe cómo Claussen y los nanoingenieros de su grupo de investigación utilizan la tecnología de impresión por inyección de tinta para crear circuitos eléctricos en materiales flexibles. En este caso, la tinta es escamas de grafeno: el material maravilloso puede ser un gran conductor de electricidad y calor, además es fuerte, estable y biocompatible.
Sin embargo, las escamas impresas no son altamente conductoras y deben procesarse para eliminar los ligantes no conductores y soldar las escamas juntas, lo que aumenta la conductividad y las hace útiles para dispositivos electrónicos o sensores.
Ese proceso posterior a la impresión generalmente involucra calor o productos químicos. Pero Claussen y su grupo de investigación desarrollaron un proceso láser de pulso rápido que trata el grafeno sin dañar la superficie de impresión, incluso si es papel.
Y ahora han encontrado otra aplicación de su tecnología de procesamiento láser: tomar circuitos impresos con grafeno que pueden contener gotas de agua son hidrofílicas y convertirlos en circuitos que repelen el agua son superhidrofóbicos.
"Estamos micro-modelando la superficie del grafeno impreso con chorro de tinta", dijo Claussen. "El láser alinea los copos de grafeno verticalmente, como pequeñas pirámides apiladas. Y eso es lo que induce la hidrofobicidad".
Claussen dijo que la densidad de energía del procesamiento con láser se puede ajustar para ajustar el grado de hidrofobicidad y conductividad de los circuitos de grafeno impresos.
Y eso abre todo tipo de posibilidades para nuevos dispositivos electrónicos y sensores, según el documento.
"Una de las cosas que nos interesaría desarrollar son los materiales antiincrustantes", dijo Loreen Stromberg, coautora del artículo y asociada de investigación postdoctoral del estado de Iowa en ingeniería mecánica y para el Centro de Aplicaciones de Realidad Virtual ".podría eliminar la acumulación de materiales biológicos en la superficie que inhibiría el rendimiento óptimo de dispositivos como sensores químicos o biológicos ".
La tecnología también podría tener aplicaciones en electrónica flexible, sensores lavables en textiles, tecnologías microfluídicas, reducción de arrastre, descongelación, sensores electroquímicos y tecnología que utiliza estructuras de grafeno y simulación eléctrica para producir células madre para la regeneración nerviosa.
Los investigadores escribieron que se deben realizar más estudios para comprender mejor cómo las nano y micro superficies del grafeno impreso crean las capacidades de repeler el agua.
Los estudios actuales han sido apoyados por subvenciones de la National Science Foundation, el Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del Departamento de Agricultura de los EE. UU., El Roy J. Carver Charitable Trust más la Facultad de Ingeniería del Estado de Iowa y el departamento de ingeniería mecánica.
La Fundación de Investigación de la Universidad Estatal de Iowa está trabajando para patentar la tecnología y la ha optado por una startup con sede en Ames, NanoSpy Inc., para una posible comercialización. NanoSpy, ubicada en el Parque de Investigación de la Universidad Estatal de Iowa, está desarrollando sensores para detectar salmonellay otros patógenos en las plantas de procesamiento de alimentos. Claussen y Stromberg son parte de la compañía.
Stromberg dijo que la tecnología de impresión, procesamiento y ajuste de grafeno está resultando muy útil. Después de todo, "la electrónica se está incorporando a todo".
Además de Jonathan Claussen y Loreen Stromberg, los coautores del artículo que describe los circuitos de grafeno impresos por inyección de tinta que repelen el agua son: Suprem Das, profesor asistente de ingeniería de sistemas industriales y de fabricación en la Universidad del Estado de Kansas, anteriormente un estado de Iowainvestigador postdoctoral asociado en ingeniería mecánica y asociado del Laboratorio Ames del Departamento de Energía de los Estados Unidos; Srilok Srinivasan, un estudiante graduado en ingeniería mecánica del estado de Iowa; Qing He, un estudiante graduado en ingeniería agrícola y de biosistemas del estado de Iowa; Nathaniel Garland, un estado de Iowaestudiante de posgrado en ingeniería mecánica; Warren Straszheim, científico asociado del Estado de Iowa con el Laboratorio de Análisis e Investigación de Materiales; Pulickel Ajayan, Profesor de Ingeniería Benjamin M. y Mary Greenwood Anderson, profesor de ciencia de materiales y nanoingeniería y profesor de química enRice University en Houston, y Ganesh Balasubramanian, un profesor asistenteprofesor de ingeniería mecánica y mecánica en la Universidad de Lehigh en Bethlehem, Pennsylvania, anteriormente profesor asistente de ingeniería mecánica en el estado de Iowa.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Iowa . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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