p Produção mais rápida de produtos avançados, a eletrônica flexível está entre os benefícios potenciais de uma descoberta feita por pesquisadores da Faculdade de Engenharia da Oregon State University. p Olhando mais profundamente a sinterização fotônica de filmes de nanopartículas de prata - o uso de luz intensa pulsada, ou IPL, para fundir rapidamente nanopartículas condutoras funcionais - os cientistas descobriram uma relação entre a temperatura do filme e a densificação. A densidade em IPL aumenta a densidade de uma película fina ou padrão de nanopartícula, com maior densidade levando a melhorias funcionais, como maior condutividade elétrica.

p Os engenheiros encontraram um ponto de inflexão de temperatura no IPL, apesar de nenhuma mudança na energia pulsante, e descobriram que esse ponto de inflexão aparece porque a densificação durante o IPL reduz a capacidade das nanopartículas de absorver mais energia da luz.

p Esta interação anteriormente desconhecida entre a absorção óptica e a densificação cria um novo entendimento de por que os níveis de densificação diminuem após o ponto de inflexão da temperatura no IPL, e ainda permite grandes áreas, IPL de alta velocidade para realizar todo o seu potencial como um processo de fabricação escalonável e eficiente.

p Rajiv Malhotra, professor assistente de engenharia mecânica na OSU, e o estudante de graduação Shalu Bansal conduziu a pesquisa. Os resultados foram publicados recentemente em Nanotecnologia .

p "Para algumas aplicações, queremos ter a densidade máxima possível, "Disse Malhotra." Para alguns não. Assim, torna-se importante controlar a densificação do material. Uma vez que a densificação no IPL depende significativamente da temperatura, é importante entender e controlar a evolução da temperatura durante o processo. Esta pesquisa pode levar a um controle de processo e design de equipamentos muito melhores no IPL. "

p A sinterização de luz pulsada intensa permite uma densificação mais rápida - em questão de segundos - em áreas maiores em comparação com os processos de sinterização convencionais, como forno e laser. O IPL pode ser potencialmente usado para sinterizar nanopartículas para aplicações em eletrônica impressa, células solares, detecção de gás e fotocatálise.

p Pesquisas anteriores mostraram que a densificação das nanopartículas começa acima de uma fluência óptica crítica por pulso, mas não muda significativamente além de um certo número de pulsos.

p Este estudo OSU explica por que, para uma fluência constante, há um número crítico de pulsos além do qual a densificação se estabiliza.

p "O nivelamento da densidade ocorre mesmo que não tenha havido mudança na energia óptica e mesmo que a densificação não seja completa, "Disse Malhotra." Isso ocorre por causa do histórico de temperatura do filme de nanopartículas, ou seja, o ponto de inflexão da temperatura. A combinação de fluência e pulsos deve ser considerada cuidadosamente para garantir que você obtenha a densidade de filme desejada. "

p Um número menor de pulsos de alta fluência produz rapidamente alta densidade. Para maior controle de densidade, um número maior de pulsos de baixa fluência é necessário.

p “Estávamos sinterizando em cerca de 20 segundos com uma temperatura máxima de cerca de 250 graus Celsius neste trabalho, "Malhotra." Trabalhos mais recentes que fizemos podem sinterizar em menos de dois segundos e em temperaturas muito mais baixas, até cerca de 120 graus Celsius. A temperatura mais baixa é crítica para a fabricação de eletrônicos flexíveis. Para reduzir custos, queremos imprimir esses eletrônicos flexíveis em substratos como papel e plástico, que queimaria ou derreteria em altas temperaturas. Usando IPL, devemos ser capazes de criar processos de produção que sejam mais rápidos e mais baratos, sem perda de qualidade do produto. "

p Produtos que podem evoluir a partir da pesquisa, Malhotra disse, são etiquetas de identificação por radiofrequência, uma ampla gama de eletrônicos flexíveis, sensores biomédicos vestíveis, e dispositivos de detecção para aplicações ambientais.