Materiaalwetenschappers van de Universiteit van Illinois hebben een nieuwe reactieve zilverinkt ontwikkeld voor het printen van hoogwaardige elektronica op alomtegenwoordige, goedkope materialen zoals flexibel plastic, papier of stoffen ondergronden.

Jennifer Lewis, de Hans Thurnauer hoogleraar Materials Science and Engineering, en afgestudeerde student S. Brett Walker beschreef de nieuwe inkt in de Tijdschrift van de American Chemical Society .

"We zijn erg enthousiast over de brede toepasbaarheid en uitstekende elektrische eigenschappen van deze nieuwe zilverinkt, " zei Lewis, de directeur van het Frederick Seitz Materials Research Laboratory aan de U. of I.

Elektronica gedrukt op goedkope, flexibele materialen zijn veelbelovend voor antennes, batterijen, sensoren, zonne energie, draagbare apparaten en meer. De meeste geleidende inkten zijn afhankelijk van kleine metaaldeeltjes die in de inkt zweven. De nieuwe inkt is een transparante oplossing van zilveracetaat en ammoniak. Het zilver blijft in de oplossing opgelost totdat het wordt afgedrukt, en de vloeistof verdampt, geleidende eigenschappen opleveren.

"Het droogt en reageert snel, waardoor we direct zilver kunnen storten terwijl we printen, ' zei Walker.

De reactieve inkt heeft verschillende voordelen ten opzichte van op deeltjes gebaseerde inkten. Het is veel sneller te maken:een batch duurt minuten om te mengen, volgens Walker, terwijl op deeltjes gebaseerde inkten enkele uren en meerdere stappen in beslag nemen om te bereiden. De inkt is ook enkele weken stabiel.

De reactieve zilverinkt kan ook door spuitmondjes van 100 nanometer printen, een orde van grootte kleiner dan op deeltjes gebaseerde inkten, een belangrijk kenmerk voor gedrukte micro-elektronica. Bovendien, de lage viscositeit van de inkt maakt hem geschikt voor inkjetprinten, direct met inkt schrijven of airbrush-spuiten over grote, conforme gebieden.

"Voor toepassingen in gedrukte elektronica, je moet de inkt enkele maanden kunnen bewaren omdat zilver duur is, " zei Walker. "Omdat zilverdeeltjes zich niet echt vormen totdat de inkt uit het mondstuk komt en de ammoniak verdampt, onze inkt blijft zeer lang stabiel. Voor fijnafdrukken van nozzles, dat is een zeldzaamheid."

De reactieve zilverinkt heeft nog een belangrijk voordeel:een lage verwerkingstemperatuur. Metaalinkten moeten doorgaans worden verwarmd om bulkgeleidbaarheid te bereiken via een proces dat gloeien wordt genoemd. De gloeitemperaturen voor veel op deeltjes gebaseerde inkten zijn te hoog voor veel goedkope kunststoffen of papier. Daarentegen, de reactieve zilverinkt vertoont een elektrische geleidbaarheid die die van puur zilver benadert bij uitgloeien bij 90 graden Celsius.

"We zijn nu gefocust op het patroontekenen van transparante geleidende oppervlakken met een groot oppervlak met behulp van deze reactieve inkt, " zei Lewis, die ook verbonden is aan het Beckman Institute for Advanced Science and Technology, het Micro and Nanotechnology Lab en de afdeling chemische en biomoleculaire engineering aan de U. of I.