Onderzoekers van de Universiteit van Linköping, Zweden, hebben een stabiele, goed geleidende polymeerinkt ontwikkeld. De opmars maakt de weg vrij voor innovatieve gedrukte elektronica met een hoge energie-efficiëntie. De resultaten zijn gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Elektrisch geleidende polymeren hebben de ontwikkeling mogelijk gemaakt van flexibele en lichtgewicht elektronische componenten zoals organische biosensoren, zonnepanelen, lichtgevende dioden, transistoren, en batterijen.

De elektrische eigenschappen van de geleidende polymeren kunnen worden afgestemd met behulp van een methode die bekend staat als "doping". Bij deze methode, verschillende doteringsmoleculen worden aan het polymeer toegevoegd om de eigenschappen ervan te veranderen. Afhankelijk van de dotering, het gedoteerde polymeer kan elektriciteit geleiden door de beweging van ofwel negatief geladen elektronen (een "n-type" geleider), of positief geladen gaten (een "p-type" geleider). Vandaag, het meest gebruikte geleidende polymeer is de p-type geleider PEDOT:PSS. PEDOT:PSS heeft verschillende aantrekkelijke functies, zoals een hoge elektrische geleidbaarheid, uitstekende omgevingsstabiliteit, en vooral, commerciële beschikbaarheid als een waterige dispersie. Echter, veel elektronische apparaten hebben een combinatie van p-types en n-types nodig om te kunnen functioneren. Momenteel, er is geen n-type equivalent aan PEDOT:PSS.

Onderzoekers van de Universiteit van Linköping, samen met collega's in de VS en Zuid-Korea, hebben nu een geleidende n-type polymeerinkt ontwikkeld, stabiel in lucht en bij hoge temperaturen. Deze nieuwe polymeerformulering staat bekend als BBL:PEI.

"Dit is een belangrijke vooruitgang die de volgende generatie van gedrukte elektronische apparaten mogelijk maakt. Het ontbreken van een geschikt n-type polymeer was alsof je op één been liep bij het ontwerpen van functionele elektronische apparaten. We kunnen nu het tweede been, " zegt Simone Fabiano, hoofddocent bij de afdeling Wetenschap en Technologie van de Universiteit van Linköping.

Chi-Yuan Yang is een postdoc aan de Universiteit van Linköping en een van de hoofdauteurs van het artikel gepubliceerd in Natuur Communicatie. Hij voegt toe:

"Alles wat mogelijk is met PEDOT:PSS is ook mogelijk met ons nieuwe polymeer. De combinatie van PEDOT:PSS en BBL:PEI opent nieuwe mogelijkheden voor de ontwikkeling van stabiele en efficiënte elektronische circuits, " zegt Chi-Yuan Yang.

Het nieuwe n-type materiaal komt in de vorm van inkt met ethanol als oplosmiddel. De inkt kan worden afgezet door de oplossing eenvoudig op een oppervlak te sproeien, waardoor organische elektronische apparaten gemakkelijker en goedkoper te produceren zijn. Ook, de inkt is milieuvriendelijker dan veel andere n-type organische geleiders die momenteel in ontwikkeling zijn, die in plaats daarvan schadelijke oplosmiddelen bevatten. Simone Fabiano gelooft dat de technologie klaar is voor routinematig gebruik.

"Grootschalige productie is nu al mogelijk, en we zijn verheugd dat we in relatief korte tijd zo ver zijn gekomen. We verwachten dat BBL:PEI dezelfde impact zal hebben als PEDOT:PSS. Tegelijkertijd, er moet nog veel gebeuren om de inkt aan te passen aan verschillende technologieën, en we moeten meer leren over het materiaal, ' zegt Simone Fabiano.