Vous voulez un chemin clair vers l’électronique imprimée en 3D ? Essayez ces encres MNP
Les chercheurs identifient un facteur inhibant la conductivité dans les matériaux généralement utilisés pour imprimer en 3D des appareils électroniques qui peuvent informer leur fabrication future.
Des chercheurs du Royaume-Uni ont fait une découverte importante sur les encres généralement utilisées pour imprimer en 3D des appareils électroniques qui pourraient conduire à une meilleure conductivité dans leur fabrication future.
Une équipe dirigée par le professeur Gustavo Trindade au L’Université de Nottingham a découvert que de fines couches de résidus de stabilisateur organique dans les encres à nanoparticules métalliques (MNP) – celles qui sont le plus couramment utilisées pour fabriquer des produits électroniques imprimés – provoquent « une conductivité électrique réduite et anisotrope (pas égale dans les directions verticale et horizontale) dans l’électronique imprimée en 3D, » il a dit Nouvelles de conception.
Cette découverte est importante pour éclairer le développement futur de nouvelles encres pouvant prendre en charge et même renforcer la conductivité dans les dispositifs imprimés, a-t-il déclaré.
« Avec une meilleure compréhension de la répartition du stabilisant organique résiduel dans les couches imprimées, il est possible d’envisager des stratégies d’optimisation pour surmonter les performances réduites de l’électronique imprimée en 3D à jet d’encre », nous a déclaré Trindade. « Ces stratégies incluent la formulation de nouvelles encres avec différents additifs organiques ainsi que différentes stratégies de traitement pendant l’impression pour mieux éliminer les résidus d’encre. »
Résoudre le défi
L’impression 3D à jet d’encre de l’électronique implique généralement un processus en deux étapes utilisant des encres à base de métal. La première étape est l’évaporation du solvant lors de l’impression, ou « épinglage », et la seconde est la consolidation à basse température des nanoparticules dans l’encre, ou « frittage ».
La deuxième étape fait partie intégrante du processus car dans de nombreuses applications, les nanomatériaux contenus dans les encres sont co-imprimés avec d’autres matériaux organiques fonctionnels et structurels sensibles aux températures plus élevées, a déclaré Trindade.
Cependant, un effet appelé « anisotropie fonctionnelle — qui se produit lorsque les couches produites par l’impression à jet d’encre de nanoparticules métalliques ont une conductivité électrique différente entre les directions horizontale et verticale – est un défi de longue date pour l’impression 3D d’appareils électroniques, qui a empêché son utilisation. pour les applications avancées, a-t-il déclaré.
La pensée commune parmi les scientifiques est que la conductivité verticale réduite à travers un dispositif imprimé en 3D est principalement causée par des problèmes de forme et de continuité physique aux interfaces des nanoparticules constitutives.
Découverte de roman
Cependant, Trindade et son équipe ont utilisé des nanoparticules d’argent – en utilisant l’imagerie chimique 3D des matériaux à l’aide d’un instrument 3D orbiSIMS de pointe appartenant à l’université – pour démontrer que cette réduction de conductivité est en fait causée par autre chose, il Raconté Nouvelles de conception.
« Nous avons montré que la conductivité électrique réduite et anisotrope dans l’électronique imprimée en 3D est causée par la présence résiduelle d’intercalaires très minces (à l’échelle nanométrique) à faible conductivité formés à partir d’additifs organiques résiduels utilisés dans les encres à nanoparticules métalliques », nous a expliqué Trindade.
Les chercheurs ont publié un article sur leurs travaux dans la revue Supports de communication.
Les résultats sont importants pour les applications utilisant des encres à base de nanomatériaux, y compris celles contenant du graphène et des nanocristaux fonctionnalisés, a déclaré Trindade.
« [They] contribuera au développement et à l’exploitation de nouvelles encres pour l’électronique imprimée en 2D et en 3D, comme les capteurs flexibles et portables, les panneaux solaires, les écrans LED, les transistors et les textiles intelligents », a-t-il déclaré. Nouvelles de conception.
