Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado una nueva técnica que les permite imprimir circuitos en sustratos flexibles y estirables utilizando nanocables de plata. El avance permite integrar el material en una amplia gama de dispositivos electrónicos.
Los nanocables de plata han atraído un interés significativo en los últimos años para su uso en muchas aplicaciones, desde dispositivos protésicos hasta sensores de salud portátiles, debido a su flexibilidad, capacidad de estiramiento y propiedades conductoras. Si bien los experimentos de prueba de concepto han sido prometedores, ha habidodesafíos importantes para imprimir circuitos altamente integrados utilizando nanocables de plata.
Las nanopartículas de plata se pueden usar para imprimir circuitos, pero las nanopartículas producen circuitos que son más frágiles y menos conductores que los nanocables de plata. Pero las técnicas convencionales para imprimir circuitos no funcionan bien con los nanocables de plata; los nanocables a menudo obstruyen las boquillas de impresión.
"Nuestro enfoque utiliza la impresión electrohidrodinámica, que se basa en la fuerza electrostática para expulsar la tinta de la boquilla y dibujarla en el sitio apropiado del sustrato", dice Jingyan Dong, co-corresponsal del autor de un artículo sobre el trabajo y un asociadoprofesor en el Departamento de Ingeniería Industrial y de Sistemas Edward P. Fitts del estado de Carolina del Norte. "Este enfoque nos permite utilizar una boquilla muy ancha, que evita la obstrucción, al tiempo que conserva una resolución de impresión muy fina".
"Y debido a que nuestra 'tinta' consiste en un solvente que contiene nanocables de plata que típicamente tienen más de 20 micrómetros de largo, los circuitos resultantes tienen la conductividad, flexibilidad y capacidad de estiramiento deseadas", dice Yong Zhu, profesor de ingeniería mecánica en NC Statey co-corresponsal del autor del artículo.
"Además, el solvente que utilizamos es no tóxico y soluble en agua", dice Zheng Cui, estudiante de doctorado en NC State y autor principal del artículo. "Una vez que se imprime el circuito, el solvente puede simplementeser lavado "
Además, el tamaño del área de impresión está limitado solo por el tamaño de la impresora, lo que significa que la técnica podría ampliarse fácilmente.
Los investigadores han utilizado la nueva técnica para crear prototipos que utilizan los circuitos de nanocables de plata, incluido un guante con un calentador interno y un electrodo portátil para su uso en electrocardiografía. NC State ha presentado una patente provisional sobre la técnica.
"Dada la eficacia de la técnica, la capacidad de escritura directa y la escalabilidad, somos optimistas de que esto se puede utilizar para avanzar en el desarrollo de productos electrónicos flexibles y elásticos utilizando nanocables de plata, lo que hace que estos dispositivos sean prácticos desde una perspectiva de fabricación", dice Zhu.
El trabajo se realizó con el apoyo de la National Science Foundation, bajo las subvenciones CMMI-1728370 y CMMI-1333775.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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