Investigadores de la Universidad de Drexel y el Trinity College en Irlanda, han creado tinta para una impresora de inyección de tinta a partir de un tipo de material bidimensional altamente conductivo llamado MXene. Hallazgos recientes, publicados en Comunicaciones de la naturaleza , sugiera que la tinta se puede usar para imprimir componentes flexibles de almacenamiento de energía, como supercondensadores, en cualquier tamaño o forma.
Las tintas conductoras han existido durante casi una década y representan un mercado multimillonario que se espera que crezca rápidamente en la próxima década. Ya se está utilizando para hacer las etiquetas de identificación de radiofrecuencia utilizadas en los transpondedores de peaje de autopistas, circuitoplacas electrónicas portátiles y alinea las ventanas de los automóviles como antenas de radio integradas y para ayudar a la descongelación. Pero para que la tecnología tenga un uso más amplio, las tintas conductoras deben volverse más conductoras y aplicarse más fácilmente a una variedad de superficies.
Yury Gogotsi, PhD, Universidad Distinguida y profesor de Bach en la Facultad de Ingeniería de Drexel, Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, que estudia las aplicaciones de nuevos materiales en tecnología, sugiere que la tinta creada en el Instituto de Nanomateriales de Drexel es un avance significativo en ambosde estos frentes
"Hasta ahora solo se ha logrado un éxito limitado con tintas conductoras tanto en impresión de alta resolución como en dispositivos de almacenamiento de alta carga", dijo Gogotsi. "Pero nuestros hallazgos muestran que los micro-supercondensadores impresos totalmente MXene, hechos con una impresora de inyección de tinta avanzada, son un orden de magnitud mayor que los dispositivos de almacenamiento de energía existentes hechos de otras tintas conductoras "
Si bien los investigadores están constantemente descubriendo formas de hacer tintas a partir de materiales nuevos y más conductores, como la nanopartícula de plata, grafeno y galio, el desafío sigue siendo incorporarlos sin problemas en los procesos de fabricación. La mayoría de estas tintas no se pueden usar de una sola vez.paso a paso, de acuerdo con Babak Anasori, PhD, profesor asistente de investigación en el departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de Drexel y coautor de la investigación de tinta MXene.
"Para la mayoría de las otras tintas nano, se requiere un aditivo para mantener las partículas juntas y permitir una impresión de alta calidad. Debido a esto, después de la impresión, se requiere un paso adicional, generalmente un tratamiento térmico o químico, para eliminarese aditivo ", dijo Anasori." Para la impresión de MXene, solo usamos MXene en agua o MXene en una solución orgánica para hacer la tinta. Esto significa que puede secarse sin ningún paso adicional ".
Los MXenes son un tipo de materiales en capas bidimensionales a base de carbono, creados en Drexel en 2011, que tienen la capacidad única de mezclarse con líquidos, como agua y otros disolventes orgánicos, a la vez que conservan sus propiedades conductoras. Debido a esto,Los investigadores de Drexel lo han producido y probado en una variedad de formas, desde arcilla conductiva hasta un recubrimiento para blindaje de interferencia electromagnética y una antena inalámbrica casi invisible.
Ajustar la concentración para crear tinta para usar en una impresora comercial era cuestión de tiempo e iteración. La concentración de solvente y MXene en la tinta se puede ajustar para adaptarse a diferentes tipos de impresoras.
"Si realmente queremos aprovechar cualquier tecnología a gran escala y tenerla lista para uso público, tiene que volverse muy simple y hacerlo en un solo paso", dijo Anasori. "Se puede encontrar una impresora de inyección de tinta en solosobre cada casa, por lo que sabíamos que si podíamos fabricar la tinta adecuada, sería factible que cualquiera pudiera fabricar dispositivos y dispositivos electrónicos en el futuro ".
Como parte del estudio, el equipo de Drexel, que trabaja con investigadores del Trinity College, expertos en impresión, puso a prueba la tinta MXene en una serie de impresiones, que incluyen un circuito simple, un mirco-supercondensador y algo de texto, en sustratos que van desde el papel hasta el plástico y el vidrio. Al hacerlo, descubrieron que podían imprimir líneas de grosor constante y que la capacidad de la tinta para pasar una corriente eléctrica variaba con su grosor, ambos factores importantes en la fabricación de componentes electrónicos.las impresiones mantuvieron su conductividad eléctrica superior, que es la más alta entre todas las tintas conductoras a base de carbono, incluidos los nanotubos de carbono y el grafeno.
Todo esto equivale a un producto muy versátil para hacer que los pequeños componentes que realizan funciones importantes, pero que a menudo se pasan por alto en nuestros dispositivos electrónicos, trabajos como mantener la alimentación encendida cuando la batería se agota, evitar daños a las sobretensiones eléctricas o acelerar el proceso de cargaProporcionar un material de mayor rendimiento y una nueva forma de construir cosas con él podría conducir no solo a mejoras en nuestros dispositivos actuales, sino también a la creación de tecnologías completamente nuevas.
"En comparación con los protocolos de fabricación convencionales, las técnicas de impresión directa de tinta, como la impresión por inyección de tinta y la impresión por extrusión, permiten patrones digitales y aditivos, personalización, reducción del desperdicio de material, escalabilidad y producción rápida", dijo Anasori. "Ahora que hemos producidouna tinta MXene que se puede aplicar a través de esta técnica, estamos viendo un mundo de nuevas oportunidades para usarla "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Drexel . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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