A nova tecnologia de impressão de grafeno pode produzir circuitos eletrônicos de baixo custo, flexível, altamente condutivo e repelente de água.

A nanotecnologia "daria um enorme valor aos eletrônicos vestíveis / laváveis ​​com autolimpeza que são resistentes a manchas, ou formação de gelo e biofilme, "de acordo com um artigo recente que descreve a descoberta.

"Estamos optando por baixo custo, grafeno impresso a jato de tinta e sintonizando-o com um laser para fazer materiais funcionais, "disse Jonathan Claussen, um professor assistente de engenharia mecânica da Iowa State University, um associado do Laboratório Ames do Departamento de Energia dos EUA e o autor correspondente do artigo recentemente apresentado na capa do jornal Nanoescala .

O artigo descreve como Claussen e os nanoengenheiros de seu grupo de pesquisa usam a tecnologia de impressão a jato de tinta para criar circuitos elétricos em materiais flexíveis. Nesse caso, a tinta é flocos de grafeno - o material maravilhoso pode ser um grande condutor de eletricidade e calor, mais é forte, estável e biocompatível.

Os flocos impressos, Contudo, não são altamente condutores e precisam ser processados ​​para remover aglutinantes não condutores e soldar os flocos, aumentando a condutividade e tornando-os úteis para eletrônicos ou sensores.

Esse processo de pós-impressão geralmente envolve calor ou produtos químicos. Mas Claussen e seu grupo de pesquisa desenvolveram um processo de laser de pulso rápido que trata o grafeno sem danificar a superfície de impressão - mesmo que seja papel.

E agora eles encontraram outra aplicação de sua tecnologia de processamento a laser:pegar circuitos impressos em grafeno que podem reter gotículas de água (são hidrofílicos) e transformá-los em circuitos que repelem água (são super-hidrofóbicos).

"Estamos micro-padronizando a superfície do grafeno impresso a jato de tinta, "Claussen disse." O laser alinha os flocos de grafeno verticalmente - como pequenas pirâmides se empilhando. E é isso que induz a hidrofobicidade. "

Claussen disse que a densidade de energia do processamento a laser pode ser ajustada para ajustar o grau de hidrofobicidade e condutividade dos circuitos impressos de grafeno.

E isso abre todos os tipos de possibilidades para novos sensores e eletrônicos, de acordo com o jornal.

"Uma das coisas que estaríamos interessados ​​em desenvolver são materiais antiviolação, "disse Loreen Stromberg, coautor do artigo e associado de pesquisa de pós-doutorado no estado de Iowa em engenharia mecânica e para o Virtual Reality Applications Center. "Isso poderia eliminar o acúmulo de materiais biológicos na superfície que inibiriam o desempenho ideal de dispositivos como sensores químicos ou biológicos."

A tecnologia também pode ter aplicações em eletrônicos flexíveis, sensores laváveis ​​em têxteis, tecnologias microfluídicas, redução de arrasto, degelo, sensores eletroquímicos e tecnologia que usa estruturas de grafeno e simulação elétrica para produzir células-tronco para regeneração nervosa.

Os pesquisadores escreveram que mais estudos devem ser feitos para entender melhor como as nano e micro superfícies do grafeno impresso criam as capacidades de repelir água.

Os estudos atuais foram apoiados por bolsas da National Science Foundation, o Instituto Nacional de Alimentos e Agricultura do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos, o Roy J. Carver Charitable Trust mais o Iowa State's College of Engineering e o departamento de engenharia mecânica.

A Iowa State University Research Foundation está trabalhando para patentear a tecnologia e a optou por uma startup baseada em Ames, NanoSpy Inc., para possível comercialização. NanoSpy, localizado no Iowa State University Research Park, está desenvolvendo sensores para detectar salmonela e outros patógenos em fábricas de processamento de alimentos. Claussen e Stromberg fazem parte da empresa.

A impressão de grafeno, a tecnologia de processamento e ajuste está se tornando muito útil, Stromberg disse. Afinal, "a eletrônica está sendo incorporada a tudo."