Parempia musteita printtielektroniikalle

Tulostettavalla elektroniikalla on potentiaalia edullisen elektroniikan valmistukseen joustaville tai kaareville pinnoille mutta nykyisten johtavien musteiden huono suorituskyky ja toisaalta korkeat kustannukset rajoittavat alan kehittymistä.

Kulta- ja hopeahiukkasiin perustuvat musteet ovat tällä alalla ylivertaisia mutta kalliita. Kupari olisi omiaan tälläkin saralla mutta sen ongelmana on hapettumisherkkyys.

Nyt Toyohashi Techin ja Duke Universityn tutkijat ovat löytäneet tavan tuottaa kupariseosten nanohiukkasia, joita voidaan käyttää tärkeimpänä ainesosana kohtuuhintaisissa johtavissa musteissa, joille saavutetaan vahva hapettumisen sietokyky.

Tutkijat olivat kehittämässä "lankaräjäytyksenä" tunnettua tapaa tuottamaan uusia metallisia nanohiukkasia. He huomasivat, että jotkut tuotetut kupariseosten nanopartikkelit omasivat sekä hyvän hapettumisen siedon että pienen resistanssin.

Tutkijat tavallaan höyrystivät sähköisesti suurella virralla metalliseoksia tai kahdesta metallista kierrettyjä metallijohteita vedessä jossa on mukana mieto pelkistin (C-vitamiini). Pelkistin ehkäisi Cu2O:n muodostumista kuparihiukkasten pinnalle.

Lankaräjäytys on edullinen ja ympäristöystävällinen tuotantoprosessi ja nykyään sillä tuotetaan jo lukuisia erilaisia metallisia nanohiukkaisia. Tutkijoiden tuottamat erilaiset nanohiukkasseokset tuottivat lähes vastaavanlaiset sähkönjohtavuudet kuin lähtöaineetkin.

Viime vuoden puolella Oregonin yliopiston insinöörit puolestaan keksivät miten tuottaa johdehopeaa huonelämpötilassa. Hopeamusteenkin parhaat johdeominaisuudet saadaan esiin lämpökäsittelyllä (200 °C), joka on paitsi kustannuslisä mutta myös estää esimerkiksi muovialustojen käytön.

Oregonin tutkijat ratkaisivat ongelman käyttämällä mikroreaktoria luomaan hopeapartikkeleita huoneenlämmössä ilman mitään suojaavaa pinnoitusta, jotka sitten välittömästi tulostettiin melkein minkä tahansa alustan päälle jatkuvalla prosessilla. Johtavuudeksi saatiin noin puolet tavallisen hopean johtavuudesta.

Aiheesta aiemmin:

Kuparista notkeita nanojohteita