Dessa är ljusfälts (BF) skanningstransmissionselektronmikroskopbilder, sammansatta (Compo) elementära mappningar, och illustrationer av nanopartiklar av Cu-legering som innehåller 30 procent Ni före och efter oxidationsbehandling vid 85 °C och 85 procent relativ fuktighet. Kredit:COPYRIGHT (C) 2016 Toyohashi University of Technology.
En Toyohashi Tech-forskare, i samarbete med forskare vid Duke University, har uppfunnit en produktionsmetod för oxidationsbeständiga kopparlegeringsnanopartiklar för tryckt elektronik. Dessa nya nanopartiklar producerades med en miljövänlig och ekonomisk "trådexplosion"-metod. Denna uppfinning kommer att utöka tillämpningsområdet för tryckt elektronik.
"Tryckt elektronik" har potential att möjliggöra lågkostnadstillverkning av elektronik på flexibla eller krökta ytor, vilket kommer att leda till användning av elektronik i mer varierande tillämpningar. Vi kommer att kunna tillverka hemgjorda mobiltelefoner eller smarta klockor med hjälp av en skrivare i framtiden. Dock, den låga prestandan och höga kostnaderna för strömledande bläck begränsar utvecklingen av tryckt elektronik.
Nu, forskare vid Toyohashi Tech och Duke University har hittat ett sätt att producera nya nanopartiklar av kopparlegering, som kan användas som huvudkomponent i prisvärda ledande bläck med hög oxidationsbeständighet. Forskarna exploderade elektriskt legerade eller tvinnade metalltrådar i vatten med ett milt reduktionsmedel (vitamin C) för att producera nanopartiklarna. Minskningen av ledningsförmågan mättes därefter under svåra förhållanden (hög temperatur och hög luftfuktighet).
Biträdande professor Go Kawamura i diskussion med sin student. Kredit:COPYRIGHT (C) 2016 Toyohashi University of Technology.
"Vi har arbetat på att utveckla en "trådexplosion"-metod för att producera nya metallnanopartiklar. Sedan, vi fann att några av de producerade nanopartiklarna av kopparlegering hade både hög oxidationsresistans och låg elektrisk resistans, " förklarar biträdande professor Go Kawamura. "Dessutom, nanopartiklarna har fördelen av att vara billiga eftersom produktionsprocessen är mycket ekonomisk och miljövänlig."
Som ett resultat, kopparnanopartiklar legerade med 1% Sn, 5 % Ag, 5% Ni, eller 30 % Ni hade elektrisk ledningsförmåga liknande den för koppar; dock, till skillnad från koppar, nanopartiklarna förblev ledande efter 24 timmar vid 85 °C och 85 % relativ fuktighet. Med ytterligare förbättring av den elektriska ledningsförmågan och oxidationsmotståndet, nanopartiklar av kopparlegeringar framställda genom trådexplosion kan användas för produktion av högpresterande ledande bläck till överkomliga priser, som kommer att bidra till utvecklingen av tryckt elektronik. Forskarna hoppas också att detta arbete motiverar ytterligare studier av att kombinera trådexplosion med kemisk modifiering av explosionsmediet för att kontrollera nanopartiklars sammansättning och ytkemi.
