Fotografier av torkade kolloidala blandningar av polystyrenpartiklar (diameter 1,4 µm) och cellulosafibrer (diameter ca 20 nm, längd ca. 1 um). Polystyrenkoncentrationen är fixerad till 0,1 viktprocent, och cellulosan är 0 (a), 0,01 (b) och 0,1 viktprocent (c). Kredit:National Institute for Materials Science
Torkning är en viktig del av att skriva ut ord och elektronik. Partiklar suspenderade i vätska appliceras på en yta och vätskan avdunstar och lämnar partiklarna bakom sig. Många gånger, partiklarna torkar ojämnt på grund av den så kallade "kafferingseffekten". Ungefär som när utspillt kaffe torkar och efterlämnar en ihålig ring, partiklar tenderar att röra sig på utsidan av vätskedroppen. Det här är ett problem, särskilt för tryckt elektronik, som kräver enhetlig applicering av en vätska för maximal prestanda.
Cellulosa nanofibrer erbjuder en miljövänlig och effektiv lösning på detta problem, förklara forskare från Japan i en artikel som nyligen publicerades i Vetenskap och teknik för avancerade material .
Forskarna testade tre olika koncentrationer av cellulosananofibrer tillsatta i en lösning med suspenderade partiklar. De försökte också öka partikelkoncentrationen i en lösning utan tillsatta nanofibrer. De fotograferade torkprocessen under ett mikroskop över tiden.
Lösningarna med nanofibrer torkade mycket jämnare än de utan. Istället för en ihålig ring, partiklarna kondenserade till en fast prick, krymper något när vätskan förångas. Partiklar i blandningarna med nanofibrer rörde sig också i en jämn takt. Det var ingen slutlig rusning till periferin som observerades i lösningarna utan nanofibrer.
Forskarna drar slutsatsen att cellulosananofibrer kan förbättra torkprocessen och undvika problem som härrör från ojämn torkning, såsom nedbrytning av färgbeläggningar, tydlighet av tryckta tecken på papper, och konduktivitet hos tryckt elektronik.
När lösningen torkat, nanofibrerna lämnas kvar tillsammans med de önskade partiklarna. Hur nanofibrerna hindrar eller gynnar materialprestanda är ett ämne för vidare forskning.
"Tillägget av cellulosananofibrer kan förändra den elektriska resistiviteten hos ledande trådar i den tryckta elektroniken, men finjusteringen av koncentrationen kan utnyttjas för kontrollen av själva elektrisk resistivitet, "skriver forskargruppen från Tokyo University of Agriculture and Technology, och Nagoya University.
