Onderzoekers van de North Carolina State University hebben een nieuwe techniek ontwikkeld waarmee ze circuits kunnen printen op flexibele, rekbare substraten met zilveren nanodraden. De vooruitgang maakt het mogelijk om het materiaal te integreren in een breed scala aan elektronische apparaten.

Zilveren nanodraden hebben de afgelopen jaren veel belangstelling getrokken voor gebruik in veel toepassingen, variërend van protheses tot draagbare gezondheidssensoren, door hun flexibiliteit, rekbaarheid en geleidende eigenschappen. Hoewel proof-of-concept-experimenten veelbelovend waren, er zijn aanzienlijke uitdagingen geweest bij het printen van sterk geïntegreerde schakelingen met behulp van zilveren nanodraden.

Zilveren nanodeeltjes kunnen worden gebruikt om circuits te printen, maar de nanodeeltjes produceren circuits die brozer en minder geleidend zijn dan zilveren nanodraden. Maar conventionele technieken voor het printen van circuits werken niet goed met zilveren nanodraden; de nanodraden verstoppen vaak de printnozzles.

"Onze aanpak maakt gebruik van elektrohydrodynamisch printen, die afhankelijk is van elektrostatische kracht om de inkt uit de spuitmond te werpen en naar de juiste plaats op het substraat te trekken, " zegt Jingyan Dong, co-corresponderende auteur van een paper over het werk en een universitair hoofddocent in NC State's Edward P. Fitts Department of Industrial &Systems Engineering. "Deze aanpak stelt ons in staat om een ​​zeer brede spuitmond te gebruiken - wat verstopping voorkomt - met behoud van een zeer fijne afdrukresolutie."

"En omdat onze 'inkt' bestaat uit een oplosmiddel dat zilveren nanodraden bevat die doorgaans meer dan 20 micrometer lang zijn, de resulterende circuits hebben de gewenste geleidbaarheid, flexibiliteit en rekbaarheid, " zegt Yong Zhu, een professor in werktuigbouwkunde bij NC State en co-corresponderende auteur van het papier.

"In aanvulling, het oplosmiddel dat we gebruiken is zowel niet-toxisch als in water oplosbaar, " zegt Zheng Cui, een doctoraat student bij NC State en hoofdauteur van het papier. "Zodra het circuit is afgedrukt, het oplosmiddel kan er gewoon afgewassen worden."

Bovendien, de grootte van het afdrukgebied wordt alleen beperkt door de grootte van de printer, wat betekent dat de techniek gemakkelijk kan worden opgeschaald.

De onderzoekers hebben de nieuwe techniek gebruikt om prototypes te maken die gebruik maken van de zilveren nanodraadcircuits, inclusief een handschoen met een interne verwarming en een draagbare elektrode voor gebruik bij elektrocardiografie. NC State heeft een voorlopig patent aangevraagd op de techniek.

"Gezien de efficiëntie van de techniek, directe schrijfmogelijkheid, en schaalbaarheid, we zijn optimistisch dat dit kan worden gebruikt om de ontwikkeling van flexibele, rekbare elektronica met behulp van zilveren nanodraden - waardoor deze apparaten praktisch zijn vanuit een productieperspectief, "zegt Zhu.

De krant, "Elektrohydrodynamisch printen van zilveren nanodraden voor flexibele en rekbare elektronica, " is gepubliceerd in het tijdschrift Nanoscale.