(PhysOrg.com) -- Bijna alle elektronische apparaten bevatten printplaten, die zijn voorzien van een patroon met een ingewikkeld koperen ontwerp dat elektriciteit geleidt om de apparaten functioneel te maken. In een nieuwe studie, onderzoekers hebben stappen gezet in de richting van het fabriceren van printplaten met een inkjetprinter. Ze hebben tin (Sn) nanodeeltjes gesynthetiseerd en vervolgens aan de inkt toegevoegd om de geleidbaarheid te vergroten, wat leidt tot een verbeterde manier om printplaten te printen.

De onderzoekers, van KAIST en het Korea Institute of Machinery and Materials, zowel in Daejoen, Zuid-Korea, hebben hun studie over het gebruik van tin nanodeeltjes in sterk geleidende inkt gepubliceerd in een recent nummer van Nanotechnologie .

Momenteel, de meeste printplaten worden afgedrukt met behulp van meerstapsmethoden, zoals conventionele vacuümafzetting en fotolithografische patronen. Echter, deze methoden hebben nadelen omdat ze een hoge verwerkingstemperatuur vereisen, giftig afval inhouden, en zijn duur. Het fabriceren van printplaten met inkjetprinten overwint deze beperkingen, en in vergelijking met de andere methoden is snel, eenvoudig, en goedkoop. Inkjetprinten kan voor verschillende apparaten worden gebruikt, zoals RFID-tags, LED's, organische zonnecellen, organische dunnefilmtransistors, en biomedische apparaten.

Onlangs, verschillende studies hebben verschillende materialen onderzocht, zoals polymeren, koolstof nanobuisjes, en metalen nanodeeltjes, die zou kunnen worden gebruikt voor de geleidende inkt. Hoewel polymeren en koolstofnanobuisjes voordelen hebben voor het printen op flexibele displays, hun geleidbaarheid is te laag om te worden gebruikt voor geleidende inktmaterialen. Metalen nanodeeltjes hebben een hogere geleidbaarheid, en zijn dus meer geschikt voor geleidende inktmaterialen.

“Het grootste belang van ons werk is dat het de eerste poging is om geleidende patronen af ​​te drukken met de Sn-bevattende geleidende inkt, ” vertelde co-auteur Yun Hwan Jo van KAIST PhysOrg.com . “Verschillende artikelen rapporteerden de synthese van Sn-nanodeeltjes voor interconnectiematerialen. Echter, er werd geen duidelijke smelttemperatuurverlaging waargenomen vanwege de relatief grote omvang en lage uniformiteit van de Sn-nanodeeltjes. In aanvulling, er is geen rapport geweest voor het fabriceren van geleidende inkt met Sn-nanodeeltjes."

In hun studie hebben Jo en coauteurs synthetiseerden een grote hoeveelheid tinnanodeeltjes van uniforme grootte. Zoals ze uitlegden, het synthetiseren van tin nanodeeltjes met een zeer kleine afmeting is belangrijk omdat het leidt tot een lagere smelttemperatuur in vergelijking met die van bulk tin. Bijvoorbeeld, terwijl bulktin smelt bij 232 °C, tin nanodeeltjes met een diameter van 11,3 nm smelten bij 177 °C. Een lagere smelttemperatuur is gunstig omdat dit een lager energieverbruik betekent, minder kromtrekken van het substraat, en minder thermische stressproblemen. De onderzoekers pasten ook oppervlaktebehandelingen toe op de geleidende inkt om de weerstand met een factor 20 te verminderen.

“Twee factoren, kosten en lage temperatuur, zijn de voordelen van de Sn-houdende geleidende inkt, ' zei Jo. “Ag, Cu- en Au-nanodeeltjes worden veel gebruikt om geleidende inkt te vervaardigen. Echter, Au en Ag zijn duur. En de smelttemperatuur van Ag, Cu- en Au-nanodeeltjes is hoger dan die van Sn-nanodeeltjes (177,3 °C, dit experiment).”

Door de tinnen nanodeeltjes toe te voegen aan een inktoplossing, de onderzoekers printten patronen van sterk geleidende inkt uit een inkjetprinter. Als eerste demonstratie van inkjetprinten met tinnen nanodeeltjes, de resultaten laten zien dat de nieuwe techniek er veelbelovend uitziet voor het printen van verschillende elektronische apparaten die geleidende patronen vereisen.

"We zijn in studie om geleidende lijnen te fabriceren met geleidende Sn-inkt via inkjetprinten voor flexibele OLED-apparaten, ' zei Jo. "We optimaliseren de spuitomstandigheden om gecompliceerde patronen te tekenen met behulp van geleidende Sn-inkt."

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.