Uma pesquisa colaborativa entre a Universidade de Hamburgo e o DESY desenvolveu um processo adequado para impressão 3-D que pode ser usado para produzir circuitos eletrônicos transparentes e mecanicamente flexíveis. A eletrônica consiste em uma malha de nanofios de prata que podem ser impressos em suspensão e embutidos em diversos plásticos flexíveis e transparentes (polímeros). Esta tecnologia pode permitir novas aplicações, como diodos emissores de luz imprimíveis, células solares ou ferramentas com circuitos integrados, como Tomke Glier da Universidade de Hamburgo e seus colegas relatam no jornal Relatórios Científicos . Os pesquisadores estão demonstrando o potencial de seu processo com um capacitor flexível, entre outras coisas.

"O objetivo deste estudo foi funcionalizar polímeros 3-D-imprimíveis para diferentes aplicações, "relata Michael Rübhausen do Center for Free-Electron Laser Science (CFEL), uma cooperação entre DESY, a Universidade de Hamburgo e a Sociedade Max Planck. "Com nossa nova abordagem, queremos integrar a eletrônica em unidades estruturais existentes e melhorar os componentes em termos de espaço e peso. "O professor de física da Universidade de Hamburgo liderou o projeto junto com o pesquisador do DESY, Stephan Roth, que também é professor do Royal Institute of Technology em Estocolmo. Usando a luz de raios-X brilhante da fonte de luz de pesquisa do DESY, PETRA III e outros métodos de medição, a equipe analisou precisamente as propriedades dos nanofios no polímero.

"No coração da tecnologia estão os nanofios de prata, que formam uma malha condutora, "explica Glier. Os fios de prata têm normalmente várias dezenas de nanômetros (milionésimos de milímetro) de espessura e 10 a 20 micrômetros (milésimos de milímetro) de comprimento. A análise detalhada de raios-X mostra que a estrutura dos nanofios no polímero é Não mudou, mas que a condutividade da malha ainda melhora graças à compressão pelo polímero, à medida que o polímero se contrai durante o processo de cura.

Os nanofios de prata são aplicados a um substrato em suspensão e secos. "Por razões de custo, o objetivo é atingir a maior condutividade possível com o mínimo de nanofios possível. Isso também aumenta a transparência do material, "explica Roth, chefe da estação de medição P03 na fonte de luz de raios-X PETRA III da DESY, onde as investigações de raios-X ocorreram. "Desta maneira, camada por camada, um caminho ou superfície condutiva pode ser produzida. "Um polímero flexível é aplicado às trilhas condutoras, que por sua vez pode ser coberto com trilhas e contatos condutores. Dependendo da geometria e do material usado, vários componentes eletrônicos podem ser impressos dessa forma.

Nesse artigo, os pesquisadores produziram um capacitor flexível. "No laboratório, realizamos as etapas de trabalho individuais em um processo de estratificação, mas, na prática, eles podem ser completamente transferidos posteriormente para uma impressora 3-D, "explica Glier." No entanto, o desenvolvimento da tecnologia de impressão 3-D convencional, que geralmente é otimizado para tintas de impressão individuais, também é essencial para isso. Em processos baseados em jato de tinta, os bocais de impressão podem ser obstruídos pelas nanoestruturas, "observa Rübhausen.

Na próxima etapa, os pesquisadores agora querem testar como a estrutura dos caminhos condutores feitos de nanofios muda sob estresse mecânico. "Quão bem a tela de arame se mantém unida durante a dobra? Quão estável o polímero permanece, "disse Roth, referindo-se a perguntas típicas. "A investigação de raios-X é muito adequada para isso porque é a única maneira de olharmos para o material e analisar os caminhos condutores e as superfícies dos nanofios."