A eletrônica impressa usa técnicas de impressão padrão para fabricar dispositivos eletrônicos em diferentes substratos, como vidro, filmes plásticos, e papel. O interesse nesta área está crescendo devido ao potencial de criar circuitos mais baratos com mais eficiência do que os métodos convencionais. Um novo estudo realizado por pesquisadores da Universidade Soonchunhyang, na Coréia do Sul, publicado em AIP Advances , fornece insights sobre o processamento de tinta de nanopartículas de cobre com luz laser verde.

Kye-Si Kwon e seus colegas trabalharam anteriormente com tinta de nanopartículas de prata, mas eles se voltaram para o cobre (derivado do óxido de cobre) como uma possível alternativa de baixo custo. As tintas metálicas compostas de nanopartículas têm uma vantagem sobre os metais a granel por causa de seus pontos de fusão mais baixos. Embora o ponto de fusão do cobre seja cerca de 1, 083 graus Celsius em massa, de acordo com Kwon, nanopartículas de cobre podem ser levadas ao seu ponto de fusão em apenas 150 a 500 C - por meio de um processo chamado sinterização. Então, eles podem ser mesclados e vinculados.

O grupo de Kwon concentra-se em abordagens fotônicas para aquecimento de nanopartículas pela absorção de luz. "Um feixe de laser pode ser focado em uma área muito pequena, até o nível do micrômetro, "explicou Kwon e o estudante de doutorado Md. Khalilur Rahman. O calor do laser serve a dois propósitos principais:converter óxido de cobre em cobre e promover a união de partículas de cobre por meio da fusão.

Um laser verde foi selecionado para essas tarefas porque sua luz (na faixa de taxa de absorção de comprimento de onda de 500 a 800 nanômetros) foi considerada mais adequada para a aplicação. Kwon também estava curioso porque, ao seu conhecimento, o uso de lasers verdes nesta função não foi relatado em outro lugar.

Em seu experimento, seu grupo usou tinta de nanopartícula de óxido de cobre disponível comercialmente, que foi revestido por rotação em vidro em duas velocidades para obter duas espessuras. O, eles prebaked o material para secar a maior parte do solvente antes da sinterização. Isso é necessário para reduzir a espessura do filme de óxido de cobre e para evitar explosões de bolhas de ar que podem ocorrer devido à ebulição repentina do solvente durante a irradiação. Depois de uma série de testes, A equipe de Kwon concluiu que a temperatura de pré-cozimento deve ser ligeiramente inferior a 200 graus C.

Os pesquisadores também investigaram as configurações ideais de potência do laser e velocidade de varredura durante a sinterização para aumentar a condutividade dos circuitos de cobre. Eles descobriram que os melhores resultados de sinterização eram produzidos quando a potência do laser variava de 0,3 a 0,5 watts. Eles também descobriram que, para atingir a condutividade desejada, a velocidade de varredura a laser não deve ser superior a 100 milímetros por segundo, ou mais lento que 10 mm / s.

Adicionalmente, Kwon e seu grupo investigaram a espessura do filme - antes e depois da sinterização - e seu impacto na condutividade. Kwon e seu grupo concluíram que a sinterização reduz a espessura em até 74%.

Em experiências futuras, A equipe de Kwon examinará os efeitos do substrato na sinterização. Tomados em conjunto, esses estudos podem fornecer respostas para algumas das incertezas que atrapalham a eletrônica impressa.