Elektroniikkaa paperille

Saksalaisen Max Planck -instituutin tutkijat ovat luoneet sähköä johtavia rakenteita paperille varsin yksinkertaisella menetelmällä. He tulostivat mustesuihkutulostimella katalysaattorin paperille ja sitten lämmitys- ja elektrolyysiprosessien avulla tuottivat kuvioihin kuparoinnin.

Joustavia ja edullisia piirejä voidaan nykyään tehdä muovialustoille mutta niitä ei voi integroida tavanomaiseen elektroniikkaan, koska ne eivät kestä tuotantovaiheen yli 400 asteen lämpötiloja. Nyt paperista luodut rakenteet kestävät noin 800 asteen lämpötiloja.

Instituutin tutkijat muuntavat paperin selluloosan grafiitiksi rautanitraatin toimiessa katalyyttinä. Katalyytti printataan paperille tavallisella mustesuihkutulostimella. Kun paperia sitten lämmitetään 800 asteen typpi-ilmakehässä, selluloosa vapauttaa vettä, kunnes jäljellä on puhdasta hiiltä.

Printattujen alueiden säännöllisesti rakentuvien grafiitti ja rautakarbidin hiiliosuudet ovat sähköä johtavia ja ei-painetut alueet jäävät hiileksi ilman säännöllistä rakennetta, ollen siten vähemmän johtavia. Johtava kuviointi toimii katodina, joka voidaan päällystää elektrolyyttisesti kuparilla.

Tutkijat yllätti myös itse katalyyttinen muunnosprosessi. Tarkempi analyysi osoitti, että muunnoksessa muodostuu sulaa eutektista metallia. Rauta itsessään ei sula alle 1500 asteen lämpötiloissa ja tutkijoita askarruttaakin nyt miksi raudan ja hiilen sekoitus sulaa suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa.

Jatkossa tutkijat haluavat tutkia grafiitin grafeenien mahdollisuuksia johteina ja aikovat myös yhdistää grafiittia muiden materiaalien kanssa. Nykyisillä tulostimilla voi suihkia erilaisia nesteissä olevia metallisuoloja ja hienojakoisia metallihiukkasia paperille tai muille alustoille.