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NANODRAHT "TINTEN" ENABLE PAPIERBASIERTE DRUCKBARE ELEKTRONIK

Die Aussetzung von kleinen Metall-Nanopartikeln in Flüssigkeiten, sind Wissenschaftler der Duke University leitenden Tintenstrahl Drucker "Tinten" preiswert, anpassbare Schaltung Muster auf fast jedem Untergrund drucken brauen.

Gedruckte Elektronik, die sich bereits auf breiter Basis in Geräten verwendet werden, wie die Anti-Diebstahl-Radiofrequenz-Identifikation (RFID) Sie Stichwörter, auf der Rückseite des neuen DVDs finden könnte, haben derzeit einen großen Nachteil: für die Schaltkreise zu arbeiten, sie zunächst einmal erhitzt werden, um die Nanopartikel verschmelzen in einem einzelnen leitfähigen Draht, macht es unmöglich, die Schaltungen auf preiswerte Kunststoff oder Papier zu drucken.

Eine neue Studie von Forschern der Herzog zeigt, dass Optimierungen die Form von Nanopartikeln in der Tinte nur Wärme überflüssig machen könnte.

Durch den Vergleich der Leitfähigkeit von Folien aus verschiedenen Formen von Silber Nanostrukturen, fanden die Forscher heraus, dass Elektronen durch Folien aus Silber Nanodrähten viel einfacher als Folien aus anderen Formen, wie Nanokugeln oder Microflakes Reißverschluss. In der Tat floss Elektronen so leicht durch den Nanodraht-Filmen, dass sie in gedruckten Schaltungen ohne die Notwendigkeit, sie alle zusammen schmelzen funktionieren könnte.

"Die Nanodrähte hatte ein 4000-Mal höherer Leitfähigkeit als mehr allgemeinen Silber-Nanopartikel verwendet, die Sie in gedruckten Antennen für RFID-Tags, zu finden", sagte Benjamin Wiley, Assistant Professor für Chemie an der Duke University. "So verwenden Sie Nanodrähte, dann musst du nicht die Leiterplatten bis zu so hoher Temperatur erhitzen und Sie können billiger Kunststoff oder Papier."

"Es gibt wirklich nichts, was ich neben diesen silbernen Nanodrähten einfällt, dass Sie nur drucken können und es ist einfach leitfähig, ohne jede Nachbearbeitung", fügte Wiley.

Diese Arten der gedruckten Elektronik könnten Anwendungen weit über intelligente Verpackungen haben. Forscher stellen Sie sich mit Hilfe der Technologie, um Solarzellen, gedruckt zu machen zeigt, LEDS, Touchscreens, Endstufen, Batterien und sogar einige Bio-elektronischen Implantaten. Die Ergebnisse erschienen Online-Dez. 16 in ACS Applied Materials und Schnittstellen.

Silber hat Material für die Herstellung gedruckter Elektronik, Wiley, sagte, und eine Reihe von Studien haben vor kurzem erschienen, Messung der Leitfähigkeit von Filmen mit verschiedenen Formen von Silber Nanostrukturen. Jedoch experimentelle Variationen machen direkte Vergleiche zwischen den Formen schwierig, und einige Berichte haben die Leitfähigkeit der Filme zur Gesamtmasse von Silber verwendet, ein wichtiger Faktor bei der Arbeit mit einem teuren Material verbunden.

"Wir wollten zusätzlichen Materialien von Tinten und einfach Hone in auf die Menge an Silber in den Filmen und die Kontakte zwischen der Nanostrukturen als die einzige Quelle der Variabilität zu beseitigen", sagte Ian Stewart, den letzten Doktorand in Wileys Lab und Erstautor auf dem ACS-Papier.

Stewart verwendet bekannte Rezepte um zu kochen, Silber Nanostrukturen mit verschiedenen Formen, einschließlich Nanopartikel, Microflakes und kurze und lange Nanodrähte und vermischt diese Nanostrukturen mit destilliertem Wasser zu einfachen "Farben." Dann erfand er eine schnelle und einfache Möglichkeit, Dünnfilme mit Ausstattung in fast jedem Labor - Glas-Objektträger und doppelseitigem Klebeband zu machen.

"Wir verwendet einen Locher zum Brunnen von doppelseitigem Klebeband Ausschneiden und stecken diese in Glas-Objektträger", sagte Stewart. Indem eine genaue Menge an Tinte in jedem Band "gut" und Heizen dann die Brunnen--entweder relativ niedrigen Temperatur einfach das Wasser verdunsten oder höheren Temperaturen beginnen die Strukturen zusammenschmelzen--schuf er eine Reihe von Filmen zu testen.

Das Team sagen, sie waren nicht überrascht, dass die lange Nanodraht-Filme die höchste Leitfähigkeit hatte. Elektronen in der Regel leicht durch einzelne Nanostrukturen fließen aber stecken, wenn sie von einer Struktur zur nächsten springen Wiley erklärt, und lange Nanodrähte erheblich die Anzahl der Elektronen haben reduzieren, dieser "Sprung" zu machen.

Aber sie waren überrascht, wie drastische Änderung war. "Der Widerstand von den langen, silbernen Nanodraht-Filmen mehrere Größenordnungen niedriger als Silber-Nanopartikeln und nur 10 Mal größer als reines Silber,", sagte Stewart.



Das Team ist jetzt experimentieren mit der Verwendung von Aerosol-Jets, um Silber Nanodraht Tinten in nutzbare Schaltungen zu drucken. Wiley sagt, sie wollen auch herausfinden, ob versilbertem Kupfer Nanodrähte, die deutlich billiger herzustellen als reines Silber Nanodrähten sind, den gleichen Effekt geben wird.

Diese Forschung wurde unterstützt durch die Finanzierung von der National Science Foundation (ECCS-1344745 und DMR-1253534) und ein GAANN-Stipendium durch die Duke-Chemie-Abteilung.


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