La nueva tecnología de impresión de grafeno puede producir circuitos electrónicos de bajo costo, flexible, altamente conductivo y repelente al agua.

La nanotecnología "otorgaría un valor enorme a los dispositivos electrónicos portátiles / lavables autolimpiables que son resistentes a las manchas, o formación de hielo y biopelícula, "según un artículo reciente que describe el descubrimiento.

"Estamos tomando de bajo costo, grafeno impreso por inyección de tinta y sintonizándolo con un láser para hacer materiales funcionales, "dijo Jonathan Claussen, un profesor asistente de ingeniería mecánica de la Universidad Estatal de Iowa, un asociado del Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU. y el autor correspondiente del artículo que apareció recientemente en la portada de la revista Nanoescala .

El artículo describe cómo Claussen y los nanoingenieros de su grupo de investigación utilizan la tecnología de impresión por inyección de tinta para crear circuitos eléctricos en materiales flexibles. En este caso, la tinta son escamas de grafeno:el material maravilloso puede ser un gran conductor de electricidad y calor, además es fuerte estable y biocompatible.

Los copos impresos, sin embargo, no son altamente conductores y deben procesarse para eliminar los aglutinantes no conductores y soldar las escamas, aumentar la conductividad y hacerlos útiles para la electrónica o los sensores.

Ese proceso posterior a la impresión generalmente implica calor o productos químicos. Pero Claussen y su grupo de investigación desarrollaron un proceso láser de pulso rápido que trata el grafeno sin dañar la superficie de impresión, incluso si es papel.

Y ahora han encontrado otra aplicación de su tecnología de procesamiento láser:tomar circuitos impresos con grafeno que pueden contener gotas de agua (son hidrófilos) y convertirlos en circuitos que repelen el agua (son superhidrófobos).

"Estamos micro-modelando la superficie del grafeno impreso con inyección de tinta, "Dijo Claussen." El láser alinea las escamas de grafeno verticalmente, como pequeñas pirámides apiladas. Y eso es lo que induce la hidrofobicidad ".

Claussen dijo que la densidad de energía del procesamiento láser se puede ajustar para ajustar el grado de hidrofobicidad y conductividad de los circuitos de grafeno impresos.

Y eso abre todo tipo de posibilidades para nuevos dispositivos electrónicos y sensores, según el papel.

"Una de las cosas que nos interesaría desarrollar son los materiales antiincrustantes, "dijo Loreen Stromberg, coautor de un artículo y asociado de investigación postdoctoral del estado de Iowa en ingeniería mecánica y para el Centro de Aplicaciones de Realidad Virtual. "Esto podría eliminar la acumulación de materiales biológicos en la superficie que inhibirían el rendimiento óptimo de dispositivos como sensores químicos o biológicos".

La tecnología también podría tener aplicaciones en electrónica flexible, sensores lavables en textiles, tecnologías de microfluidos, reducción de arrastre, deshielo Sensores electroquímicos y tecnología que utiliza estructuras de grafeno y simulación eléctrica para producir células madre para la regeneración nerviosa.

Los investigadores escribieron que se deberían realizar más estudios para comprender mejor cómo las nano y micro superficies del grafeno impreso crean las capacidades de repeler el agua.

Los estudios actuales han sido apoyados por subvenciones de la National Science Foundation, el Instituto Nacional de Alimentación y Agricultura del Departamento de Agricultura de EE. UU., el Roy J. Carver Charitable Trust más la Facultad de Ingeniería del Estado de Iowa y el departamento de ingeniería mecánica.

La Fundación de Investigación de la Universidad Estatal de Iowa está trabajando para patentar la tecnología y la ha asignado a una startup con sede en Ames, NanoSpy Inc., para posible comercialización. NanoSpy, ubicado en el Parque de Investigación de la Universidad Estatal de Iowa, está desarrollando sensores para detectar salmonella y otros patógenos en plantas procesadoras de alimentos. Claussen y Stromberg forman parte de la empresa.

La impresión de grafeno, La tecnología de procesamiento y ajuste está resultando muy útil, Dijo Stromberg. Después de todo, "La electrónica se está incorporando a todo".