(Phys.org) - Si bien puede parecer que los investigadores de la Universidad de Tsinghua en Beijing están esbozando una idea para un circuito en una hoja de papel, en realidad están usando un bolígrafo especial que dibuja circuitos reales usando tinta basada en nanotubos de carbono.

Esta tecnica, llamado "dibujo de fibra, "se ha utilizado anteriormente para construir patrones, pero la longitud de la fibra suele ser muy corta, solo unos pocos milímetros, y la velocidad de dibujo suele ser muy lenta. Estos inconvenientes limitan su uso en la fabricación de circuitos.

En el nuevo estudio, Los investigadores demostraron que su nuevo bolígrafo puede dibujar fibras de nanotubos de carbono de más de medio metro de largo con velocidades de estiramiento rápidas de hasta 10 cm / segundo. Su trabajo se publica en un número reciente de Nano letras .

Debido a la alta conductividad de las fibras de nanotubos y la excelente flexibilidad mecánica, los investigadores predicen que las fibras podrían servir como bloques de construcción fundamentales para una amplia variedad de dispositivos electrónicos flexibles, como dispositivos electrónicos portátiles, pantallas táctiles flexibles, células solares flexibles, RFID, y dispositivos 3D.

Si bien el bolígrafo en sí es un bolígrafo comercial ordinario, la tinta consiste en una combinación de fibras de nanotubos de carbono eléctricamente conductoras y una solución de polímero viscoso llamado óxido de polietileno (PEO). El PEO viscoso es muy elástico y mecánicamente fuerte, lo que le permite extraer fibras largas de nanotubos de la solución durante el proceso de escritura.

“La técnica de dibujo nos permite lograr fibras de nanotubos de carbono muy largas debido principalmente al alto peso molecular del polímero y la alta viscosidad de la solución precursora como tinta, "coautor Hui Wu, Profesor asociado en la Universidad de Tsinghua, dicho Phys.org .

Cuando se escribe, la pluma se levanta del papel para estirar y suspender las fibras, que luego se puede colocar sobre el sustrato en la posición deseada. Los investigadores demostraron que se pueden dibujar patrones complejos de fibras a mano, y predicen que se puede lograr una precisión aún mayor utilizando dispositivos mecánicos avanzados.

Los investigadores también demostraron que el aumento de la concentración de polímero de la tinta aumenta el diámetro de las fibras de nanotubos de 300 nm a 3 µm. En general, las fibras más delgadas tienen mejor conductividad que las más gruesas debido a su mejor orientación de las fibras.

Las pruebas muestran que las fibras de nanotubos de carbono altamente conductores también exhiben una excelente flexibilidad mecánica. En primer lugar, los investigadores esperaban que las fibras de nanotubos de carbono ultralargas mantuvieran su conductividad después de doblarse y distorsionarse. Algo sorprendente, Sus pruebas demostraron que las fibras muestran un aumento de conductividad después de la flexión, aproximadamente un 30% de aumento después de 1000 ciclos de flexión. Los investigadores proponen que el estrés causado por la flexión deforma los polímeros y mejora la alineación de los nanotubos, que a su vez aumenta la conductividad.

En el futuro, los investigadores esperan expandir la técnica de dibujo para usar diferentes tipos de tinta para diferentes propósitos.

"Ahora estamos trabajando para habilitar más funciones en la fibra, "Dijo Wu." Por ejemplo, una posibilidad son las fibras semiconductoras extraídas de la punta de un bolígrafo para aplicaciones de dispositivos flexibles ".

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