Un bajo costo, método de alta velocidad para imprimir tintas de grafeno utilizando un proceso de impresión convencional de rollo a rollo, como el que se usa para imprimir periódicos y paquetes nítidos, podría abrir una amplia gama de aplicaciones prácticas, incluida la electrónica impresa de bajo costo, envases inteligentes y sensores desechables.

Desarrollado por investigadores de la Universidad de Cambridge en colaboración con la empresa de tecnología Novalia, con sede en Cambridge, El método permite añadir grafeno y otros materiales conductores de electricidad a tintas convencionales a base de agua e imprimirlos con equipos comerciales típicos. la primera vez que el grafeno se ha utilizado para imprimir en una imprenta comercial a gran escala a alta velocidad.

El grafeno es una hoja bidimensional de átomos de carbono, solo un átomo de espesor. Su flexibilidad, La transparencia óptica y la conductividad eléctrica lo hacen adecuado para una amplia gama de aplicaciones, incluida la electrónica impresa. Aunque se han demostrado numerosos prototipos de laboratorio en todo el mundo, El uso comercial generalizado del grafeno aún no se ha realizado.

"Nos complace ser los primeros en acercar las tintas de grafeno a la fabricación del mundo real. Hay muchas empresas que han producido tintas de grafeno, pero ninguno lo ha hecho en una escala cercana a esta, "dijo el Dr. Tawfique Hasan del Cambridge Graphene Center (CGC), quien desarrolló el método. "Ser capaz de producir tintas conductoras que podrían usarse sin esfuerzo para imprimir a escala comercial a una velocidad muy alta abrirá todo tipo de aplicaciones diferentes para el grafeno y otros materiales similares".

"Este método nos permitirá poner los sistemas electrónicos en formas completamente inesperadas, ", dijo Chris Jones de Novalia." Es una tecnología habilitadora increíblemente flexible ".

El método de Hasan, desarrollado en el Centro de Nanociencia de la Universidad, funciona suspendiendo pequeñas partículas de grafeno en una mezcla de solventes 'portadores', que se añade a las formulaciones de tintas conductoras a base de agua. La proporción de los ingredientes se puede ajustar para controlar las propiedades del líquido, permitiendo que el disolvente portador se mezcle fácilmente en una tinta conductora convencional a base de agua para reducir significativamente la resistencia. El mismo método funciona para materiales distintos al grafeno, incluidos los metálicos, nanopartículas semiconductoras y aislantes.

En la actualidad, Los patrones conductores impresos utilizan una combinación de carbono de mala conducción con otros materiales, más comúnmente plata, que es caro. Las tintas a base de plata cuestan £ 1000 o más por kilogramo, mientras que esta nueva formulación de tinta de grafeno sería 25 veces más barata. Adicionalmente, la plata no es reciclable, mientras que el grafeno y otros materiales de carbono se pueden reciclar fácilmente. El nuevo método utiliza barato, disolventes no tóxicos y respetuosos con el medio ambiente que se pueden secar rápidamente a temperatura ambiente, reduciendo los costos de energía para el curado de la tinta. Una vez seco la 'tinta eléctrica' también es resistente al agua y se adhiere muy bien a su sustrato.

Las tintas a base de grafeno se han impreso a una velocidad de más de 100 metros por minuto, que está en línea con las tasas de producción comercial para la impresión de gráficos, y mucho más rápido que los prototipos anteriores. Hace dos años, Hasan y sus colegas produjeron un prototipo de piano transparente y flexible utilizando tintas a base de grafeno, que tomó entre seis y ocho horas para hacer. Mediante el uso de esta nueva tinta, se pueden fabricar dispositivos más versátiles en papel o plástico a una velocidad de 300 por minuto, a muy bajo costo. Novalia también ha producido una plataforma de DJ impresa y un póster interactivo, que funciona como un kit de batería utilizando el mismo método.

Hasan y los estudiantes de doctorado Guohua Hu, Richard Howe y Zongyin Yang del grupo de Ingeniería de Nanomateriales Híbridos en CGC, en colaboración con Novalia, probado el método en una imprenta comercial típica, que no requirió modificaciones para poder imprimir con la tinta de grafeno. Además de las nuevas aplicaciones, el método se abrirá para el grafeno, También podría iniciar oportunidades comerciales completamente nuevas para las impresoras gráficas comerciales, que podría diversificarse en el sector de la electrónica.

"El Reino Unido, y el área de Cambridge en particular, siempre ha sido fuerte en el sector de la impresión, pero sobre todo para la impresión y el embalaje de gráficos, "dijo Hasan, becario de investigación de la Real Academia de Ingeniería y profesor universitario en el Departamento de Ingeniería. "Esperamos utilizar esta sólida experiencia local para expandir nuestra plataforma de tinta funcional. Además de productos electrónicos imprimibles más baratos, esta tecnología abre áreas de aplicación potenciales como envases inteligentes y sensores desechables, que hasta la fecha han sido en gran parte inaccesibles debido al costo ".

A corto y medio plazo, los investigadores esperan utilizar su método para hacer impresos, biosensores desechables, recolectores de energía y etiquetas RFID.