Una colaboración de investigación entre la Universidad de Hamburgo y DESY ha desarrollado un proceso adecuado para la impresión 3D que se puede utilizar para producir circuitos electrónicos transparentes y mecánicamente flexibles. La electrónica consiste en una malla de nanocables de plata que pueden imprimirse en suspensión e incrustarse en varios plásticos (polímeros) flexibles y transparentes. Esta tecnología puede permitir nuevas aplicaciones como diodos emisores de luz imprimibles, células solares o herramientas con circuitos integrados, como informan Tomke Glier de la Universidad de Hamburgo y sus colegas en la revista Informes científicos . Los investigadores están demostrando el potencial de su proceso con un condensador flexible, entre otras cosas.

"El objetivo de este estudio fue funcionalizar polímeros imprimibles en 3D para diferentes aplicaciones, "informa Michael Rübhausen del Center for Free-Electron Laser Science (CFEL), una cooperación entre DESY, la Universidad de Hamburgo y la Sociedad Max Planck. "Con nuestro enfoque novedoso, queremos integrar la electrónica en las unidades estructurales existentes y mejorar los componentes en términos de espacio y peso ". El profesor de física de la Universidad de Hamburgo dirigió el proyecto junto con el investigador de DESY, Stephan Roth, quien también es profesor en el Royal Institute of Technology de Estocolmo. Usando la luz de rayos X brillante de la fuente de luz de investigación PETRA III de DESY y otros métodos de medición, el equipo ha analizado con precisión las propiedades de los nanocables en el polímero.

"En el corazón de la tecnología se encuentran los nanocables de plata, que forman una malla conductora, "explica Glier. Los alambres de plata suelen tener varias decenas de nanómetros (millonésimas de milímetro) de espesor y de 10 a 20 micrómetros (milésimas de milímetro) de largo. El análisis detallado de rayos X muestra que la estructura de los nanocables en el polímero es sin cambio, pero que la conductividad de la malla incluso mejora gracias a la compresión por parte del polímero, a medida que el polímero se contrae durante el proceso de curado.

Los nanocables de plata se aplican a un sustrato en suspensión y se secan. "Por motivos de costes, el objetivo es lograr la mayor conductividad posible con el menor número posible de nanocables. Esto también aumenta la transparencia del material, "explica Roth, jefe de la estación de medición P03 en la fuente de luz de rayos X de DESY PETRA III, donde se llevaron a cabo las investigaciones de rayos X. "De este modo, capa por capa, se puede producir una ruta o superficie conductora. "Se aplica un polímero flexible a las pistas conductoras, que a su vez se puede cubrir con pistas conductoras y contactos. Dependiendo de la geometría y el material utilizado, De esta forma se pueden imprimir varios componentes electrónicos.

En este papel, los investigadores produjeron un condensador flexible. "En el laboratorio, llevamos a cabo los pasos de trabajo individuales en un proceso de capas, pero en la práctica se pueden transferir más tarde por completo a una impresora 3-D, "explica Glier". Sin embargo, el mayor desarrollo de la tecnología de impresión 3-D convencional, que generalmente está optimizado para tintas de impresión individuales, también es fundamental para ello. En procesos basados ​​en inyección de tinta, las boquillas de impresión podrían estar obstruidas por las nanoestructuras, "señala Rübhausen.

En el siguiente paso, Los investigadores ahora quieren probar cómo cambia la estructura de las rutas conductoras hechas de nanocables bajo tensión mecánica. "¿Qué tan bien se mantiene unida la malla de alambre durante el plegado? ¿Qué tan estable permanece el polímero, "dijo Roth, refiriéndose a preguntas típicas. "La investigación con rayos X es muy adecuada para esto porque es la única forma en que podemos observar el material y analizar las rutas y superficies conductoras de los nanocables".