211service.com
Druckbare Elektronik
Wenn Sie das nächste Mal Ihre Kaffeebestellung aufgeben, stellen Sie sich vor, Sie kleben einen Temperatursensor-Aufkleber auf Ihren To-Go-Becher. Das Hightech-Stanzen eines solchen Aufklebers könnte uns eines Tages auch Lebensmittelverpackungen bringen, die einen digitalen Countdown anzeigen, um vor verderblichen Produkten zu warnen, oder sogar eine Fensterscheibe, die die Tagesprognose anzeigt, basierend auf Messungen der Wetterbedingungen draußen.
Ingenieure am MIT haben ein schnelles, präzises Stanzverfahren erfunden, das solche elektronischen Oberflächen zu einer kostengünstigen Realität machen könnte. In einem in S Wissenschaftliche Fortschritte , berichten die Forscher, dass sie einen Stempel aus Kohlenstoffnanoröhren hergestellt haben, der elektronische Tinten sowohl auf starre als auch auf flexible Oberflächen drucken kann.
A. John Hart, außerordentlicher Professor für zeitgenössische Technologie und Maschinenbau, sagt, dass das Stanzverfahren des Teams in der Lage sein sollte, Transistoren zu drucken, die klein genug sind, um einzelne Pixel in hochauflösenden Displays und Touchscreens zu steuern. Es kann auch eine relativ billige und schnelle Möglichkeit bieten, elektronische Oberflächen herzustellen.
Es besteht ein enormer Bedarf an elektronischen Geräten, die extrem kostengünstig sind, aber einfache Berechnungen und interaktive Funktionen bieten, sagt Hart. Er fügt hinzu, dass das neu entwickelte Druckverfahren der Gruppe eine grundlegende Technologie für hochleistungsfähige, vollständig gedruckte Elektronik ist, einschließlich Transistoren, optisch funktionaler Oberflächen und allgegenwärtiger Sensoren.
Um Elektronik präzise zu drucken, entwarfen Hart und sein Team nanoporöse Stempel. Schwammiger als Gummi und ungefähr so groß wie ein Fingernagel, haben sie gemusterte Merkmale, die viel kleiner sind als die Breite eines menschlichen Haares.
Um solche hochdetaillierten Stempel zu erstellen, verwendete das Team Kohlenstoffnanoröhren – starke, mikroskopisch kleine Blätter aus Kohlenstoffatomen, die in Zylindern angeordnet sind. Die Forscher verwendeten die zuvor von der Gruppe entwickelten Techniken, um die Nanoröhren in sorgfältig kontrollierten Mustern, einschließlich wabenartiger Sechsecke und blumenförmiger Muster, auf einer Siliziumoberfläche wachsen zu lassen. Dann füllten sie den Stempel mit einer kleinen Menge elektronischer Tinte, die halbleitende Nanopartikel wie Silber, Zinkoxid oder Quantenpunkte enthielt.
Die Forscher bauten eine Druckmaschine mit einer motorisierten Spule, um die flexible Substrate gewickelt werden können. Sie befestigten jeden Stempel auf einer gefederten Plattform, um die Kraft zu kontrollieren, mit der die Stempel auf das Substrat gedrückt werden, wenn sich die Spule über die Plattform dreht.
Tests ergaben, dass die gedruckten Muster eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit aufwiesen, um beispielsweise als transparente Hochleistungselektroden zu dienen. Hart und sein Team planen nun, die Möglichkeit der gedruckten Elektronik zu verfolgen.