(PhysOrg.com) -- Nästan alla elektroniska enheter innehåller tryckta kretskort, som är mönstrade med en intrikat koppardesign som styr elektricitet för att göra enheterna funktionella. I en ny studie, forskare har tagit steg mot att tillverka kretskort med en bläckstråleskrivare. De har syntetiserat tenn (Sn) nanopartiklar och sedan lagt dem till bläcket för att öka dess ledningsförmåga, leder till ett förbättrat sätt att skriva ut kretskort.

Forskarna, från KAIST och Korea Institute of Machinery and Materials, både i Daejoen, Sydkorea, har publicerat sin studie om användning av tennnanopartiklar i högledande bläck i ett färskt nummer av Nanoteknik .

För närvarande, de flesta kretskort trycks med flerstegsmetoder såsom konventionell vakuumdeponering och fotolitografisk mönstring. Dock, dessa metoder har nackdelar eftersom de kräver en hög bearbetningstemperatur, involverar giftigt avfall, och är dyra. Att tillverka kretskort med bläckstråleutskrift övervinner dessa begränsningar, och i jämförelse med de andra metoderna är snabb, enkel, och billigt. Bläckstråleutskrift kan användas för en mängd olika enheter, som RFID-taggar, lysdioder, organiska solceller, organiska tunnfilmstransistorer, och biomedicinska apparater.

Nyligen, flera studier har undersökt olika material, såsom polymerer, kolnanorör, och nanopartiklar av metall, som skulle kunna användas för det ledande bläcket. Även om polymerer och kolnanorör har fördelar för utskrift på flexibla skärmar, deras ledningsförmåga är för låg för att de ska kunna användas för ledande bläckmaterial. Metallnanopartiklar har högre ledningsförmåga, och är därför mer lämpade för ledande bläckmaterial.

"Den största betydelsen av vårt arbete är att det är det första försöket att skriva ut ledande mönster med det Sn-innehållande ledande bläcket, ” berättade medförfattaren Yun Hwan Jo från KAIST PhysOrg.com . "Flera tidningar rapporterade syntesen av Sn-nanopartiklar för sammankopplingsmaterial. Dock, ingen uppenbar smälttemperatursänkning observerades på grund av den relativt stora storleken och låga enhetligheten hos Sn-nanopartiklarna. Dessutom, det har inte funnits någon rapport för tillverkning av ledande bläck med Sn-nanopartiklar."

I deras studie, Jo och medförfattare syntetiserade en stor mängd tennnanopartiklar av jämn storlek. Som de förklarade, Att syntetisera tennnanopartiklar som har en mycket liten storlek är viktigt eftersom det leder till en lägre smälttemperatur jämfört med bulktenn. Till exempel, medan bulktenn smälter vid 232 °C, tennnanopartiklar med en diameter på 11,3 nm smälter vid 177 °C. En lägre smälttemperatur är fördelaktigt eftersom det innebär lägre energiförbrukning, mindre substrat skevhet, och färre termiska stressproblem. Forskarna tillämpade också ytbehandlingar på det ledande bläcket för att minska motståndet med en faktor 20.

"Två faktorer, kostnad och låg temperatur, är fördelarna med det ledande bläcket som innehåller Sn, " sa Jo. "Ag, Cu- och Au-nanopartiklar används ofta för att tillverka ledande bläck. Dock, Au och Ag är dyra. Och smälttemperaturen för Ag, Cu- och Au-nanopartiklar är högre än för Sn-nanopartiklar (177,3 °C, detta experiment)."

Genom att tillsätta tennnanopartiklarna till en bläcklösning, forskarna skrev ut mönster av högledande bläck från en bläckstråleskrivare. Som den första demonstrationen av bläckstråleutskrift med tennnanopartiklar, resultaten visar att den nya tekniken ser lovande ut för att skriva ut olika elektroniska enheter som kräver ledande mönster.

"Vi är under studie för att tillverka ledande linjer med ledande Sn-bläck via bläckstråleutskrift för flexibla OLED-enheter, " sa Jo. "Vi optimerar strålningsförhållandena för att rita komplicerade mönster med ledande Sn-bläck."

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alla rättigheter förbehållna. Detta material får inte publiceras, utsända, omskrivs eller omdistribueras helt eller delvis utan uttryckligt skriftligt tillstånd från PhysOrg.com.