p Figura 1:Resumo gráfico do estudo. Técnica e cargas de eletrofiação de campo próximo (NFES). A equipe IBS conseguiu um controle preciso da deposição de nanofibras camada por camada apenas adicionando sal à solução de polímero. Imagens ópticas das nanofibras impressas em 3D foram preparadas com soluções feitas de:(i) apenas polímero de poli (óxido de etileno) (PEO), (ii) PEO e sal e usando uma plataforma condutora, e (iii) PEO e sal usando uma plataforma isolante. Em (i), a nanoestrutura não está bem alinhada, porque as fibras depositadas têm uma carga superficial positiva fraca, mas a adição de sal aumenta a condutividade da solução inicial e a atração entre o jato de nanofibras e as fibras depositadas. Uma placa isolante feita de sílica reduziu o efeito, confirmando a hipótese. Graças a esta técnica, Os pesquisadores do IBS construíram nano-paredes com a altura e o número de camadas desejados. Crédito:Institute for Basic Science
p Nanowalls, nanobridges, nano "academias de selva":pode parecer a descrição de uma aldeia liliputiana, mas esses são componentes reais impressos em 3D com aplicações potenciais em nanoeletrônica, materiais inteligentes e dispositivos biomédicos. Pesquisadores do Center for Soft and Living Matter (CSLM), dentro do Institute for Basic Science (IBS, Coreia do Sul) aprimoraram um processo de nanoprinting 3-D que produz auto-empilhamento, alta, nanoestruturas estreitas. p Conforme mostrado em sua última publicação em
Nano Letras ("Eletrospinning de campo próximo para nanoarquiteturas empilhadas tridimensionais com altas proporções de aspecto"), a equipe também usou essa técnica para produzir nanoeletrodos transparentes com alta transmissão óptica e condutividade controlável.
p A técnica de eletrofiação de campo próximo (NFES) consiste em uma seringa preenchida com uma solução de polímero suspensa acima de uma plataforma, que coleta a nanofibra ejetada e é pré-programado para se mover para a esquerda e para a direita, vai e volta, dependendo da forma do produto final desejado. A seringa e a plataforma têm cargas opostas para que o jato de polímero emergindo da agulha seja atraído para a plataforma, formando uma fibra contínua que se solidifica na plataforma.
p Uma vez que os jatos eletrofiados são difíceis de manusear, esta técnica foi limitada a estruturas bidimensionais (2-D) ou estruturas tridimensionais cilíndricas ocas (3-D), frequentemente com diâmetros de fibra relativamente grandes de alguns micrômetros.
p Os pesquisadores do IBS conseguiram controlar melhor a deposição de nanofibras na plataforma adicionando uma concentração adequada de cloreto de sódio (NaCl) à solução de polímero. Isso garantiu o alinhamento espontâneo das camadas de nanofibras empilhadas umas sobre as outras formando paredes.
p Figura 2:Várias nanoarquiteturas de 40 camadas impressas em 3D revestidas com diferentes materiais funcionais. (A) Nanowalls de níquel retos. (B) Nanowalls de ouro curvos. (C) Padrão de grade de sílica. (D) Nanobridges de óxido de zinco suspensas entre nanoparedes. Crédito:Institute for Basic Science
p "Embora seja altamente aplicável a vários campos, é difícil construir nanofibras empilhadas com vários designs usando as técnicas convencionais de eletrofiação, "diz Yoon-Kyoung Cho, o autor correspondente do estudo. "Nosso experimento mostrou que o sal funcionou."
p O benefício proporcionado pelo sal está relacionado à cobrança. A diferença de voltagem entre a seringa e a plataforma cria cargas positivas na solução de polímero e cargas negativas na plataforma, mas uma carga residual positiva permanece nas fibras solidificadas na plataforma. A equipe descobriu que a aplicação de sal à solução de polímero aumenta a dissipação de carga, levando a uma maior atração eletrostática entre o jato de nanofibras e as fibras depositadas na plataforma.
p Com base neste mecanismo, a equipe foi capaz de produzir nanowalls altos e estreitos com uma largura mínima de cerca de 92 nanômetros e uma altura máxima de 6,6 micrômetros, e construir uma variedade de nanoarquiteturas 3-D, como matrizes curvas de nanowall, nano "academias de selva, "e nanobridges com dimensões controláveis.
p Figura 3:Nanowalls cobertos com prata e embutidos em nanoeletrodos transparentes. A configuração foi usada para identificar a sintonia da resistência dos eletrodos contendo nanofios 3D de diferentes alturas (de 20 a 100 camadas de nanofibras), com base em uma comparação de intensidade de LED. O Center for Soft and Living Matter está localizado no Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan (UNIST).
p Para demonstrar o potencial de aplicação dessas nanoestruturas, os pesquisadores em colaboração com Hyunhyub Ko, professor do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan (UNIST), nanoeletrodos 3-D preparados com nanoparedes revestidas de prata embutidos em filmes transparentes e flexíveis de polidimetilsiloxano (PDMS). Eles confirmaram que a resistência elétrica poderia ser ajustada com o número de camadas de nanofibras (quanto mais altas as nanofibras, quanto menor a resistência), sem afetar a transmissão da luz.
p "Interessantemente, este método pode potencialmente evitar o trade-off entre a transmitância óptica e a resistência da folha em eletrodos transparentes. Matrizes de nanofios de prata 3-D feitos com 20, 40, 60, 80, ou 100 camadas de nanofibras tinham condutividade variável, mas transmissão de luz estável de cerca de 98 por cento, "conclui o Parque Yang-Seok, o primeiro autor do estudo.
