Een nieuwe productietechniek maakt gebruik van een proces dat vergelijkbaar is met het drukken van kranten om gladdere en flexibelere metalen te vormen voor het maken van ultrasnelle elektronische apparaten.

Het goedkope proces, ontwikkeld door Purdu University-onderzoekers, combineert gereedschappen die al in de industrie worden gebruikt voor het op grote schaal vervaardigen van metalen, maar gebruikt de snelheid en precisie van roll-to-roll krantendruk om een ​​aantal fabricagebelemmeringen weg te nemen om elektronica sneller te maken dan ze nu zijn.

Telefoons, laptops, tabletten, en veel andere elektronica vertrouwen op hun interne metalen circuits om informatie met hoge snelheid te verwerken. Huidige metaalfabricagetechnieken hebben de neiging om deze circuits te maken door een dunne regen van vloeibare metaaldruppels door een stencilmasker in de vorm van een circuit te laten gaan, een beetje zoals het spuiten van graffiti op muren.

"Helaas, deze fabricagetechniek genereert metalen circuits met ruwe oppervlakken, waardoor onze elektronische apparaten opwarmen en hun batterijen sneller leeglopen, " zei Ramses Martinez, assistent-professor industriële techniek en biomedische technologie.

Toekomstige ultrasnelle apparaten zullen ook veel kleinere metalen componenten nodig hebben, wat een hogere resolutie vereist om ze op deze nanoschaalgroottes te maken.

"Het vormen van metalen met steeds kleinere vormen vereist mallen met een steeds hogere definitie, totdat je de nanoschaalgrootte bereikt, " zei Martinez. "Om de nieuwste ontwikkelingen in nanotechnologie toe te voegen, moeten we metalen patronen maken in formaten die zelfs kleiner zijn dan de korrels waarvan ze zijn gemaakt. Het is alsof je een zandkasteel kleiner maakt dan een zandkorrel."

Deze zogenaamde "vormbaarheidslimiet" belemmert het vermogen om materialen met een resolutie op nanoschaal op hoge snelheid te vervaardigen.

Purdue-onderzoekers hebben beide problemen aangepakt - ruwheid en lage resolutie - met een nieuwe grootschalige fabricagemethode die de vorming van gladde metalen circuits op nanoschaal mogelijk maakt met behulp van conventionele koolstofdioxidelasers, die al gebruikelijk zijn voor industrieel snijden en graveren.

"Door kleine metalen componenten zoals kranten af ​​te drukken, worden ze veel soepeler. Hierdoor kan een elektrische stroom beter lopen met minder risico op oververhitting, ', zei Martínez.

De fabricagemethode, genaamd roll-to-roll laser-geïnduceerde superplasticiteit, gebruikt een rollende stempel zoals die worden gebruikt om kranten op hoge snelheid af te drukken. De techniek kan induceren, voor een korte periode, "superelastisch" gedrag op verschillende metalen door hoogenergetische laserschoten toe te passen, waardoor het metaal in de nanoschaalkenmerken van de rollende stempel kan vloeien - de vervormbaarheidslimiet omzeilen.

"In de toekomst, de roll-to-roll fabricage van apparaten met behulp van onze techniek zou de creatie van aanraakschermen mogelijk maken die bedekt zijn met nanostructuren die in staat zijn om te interageren met licht en 3D-beelden te genereren, evenals de kosteneffectieve fabricage van gevoeligere biosensoren, ', zei Martínez.

De onderzoekers bespreken hun technologie verder in Nano-letters , een publicatie van de American Chemical Society.