29/04/2019
Door Ad Spijkers
Een gezamenlijk onderzoek van de Universität Hamburg en Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), ook in Hamburg, heeft geleid tot een voor 3D-printen geschikte methode om transparante en mechanisch flexibele elektronische schakelingen te kunnen produceren.
De elektronica bestaat uit een netwerk van zilveren nanodraden die worden geprint in een suspensie en in een verscheidenheid aan flexibele en transparante kunststoffen (polymeren) kan worden ingebed. De techniek kan veel nieuwe toepassingen mogelijk maken, zoals printbare LED's, zonnecellen of gereedschappen met geïntegreerde schakelingen. Met hun aanpak willen de onderzoekers elektronica integreren in bestaande structuren, ruimte en gewicht besparen en componenten slimmer maken.
Nanodraden
Het hart van de techniek wordt gevormd door zilveren nanodraden, waardoor een geleidend vlechtswerk ontstaat. De zilveren draden zijn enkele tientallen nanometers dik en 10 tot 20 micrometer lang. Uit gedetailleerde röntgenanalyse blijkt dat de structuur van de nanodraden niet in het polymeer wordt veranderd. De geleidbaarheid van het gaas zelfs door de samendrukking van het polymeer verbeterd, aangezien polymeer krimpt tijdens het uitharden.
De zilveren nanodraden worden toegepast in een suspensie op een substraat en gedroogd. Laag voor laag kan een geleidende baan of een geleidend oppervlak verkregen. Op de geleidende banen wordt een flexibel polymeer aangebracht en daarop kunnen op hun beurt contacten worden gebracht. Afhankelijk van de geometrie en het gebruikte materiaal kunnen verschillende elektronische componenten worden opgebouwd.
In de onderhavige studie hebben de onderzoekers een flexibele condensator geproduceerd. Een belangrijke factor voor verdere ontwikkeling is ook de verdere ontwikkeling van conventionele 3D printing techniek. In een volgende stap willen de onderzoekers uitzoeken hoe de structuur van de sporen van nanodraden verandert onder mechanische belasting. Hoe goed ze het weefsel bij elkaar houden bij het buigen? Hoe stabiel is het polymeer?
Bij het onderzoek waren wetenschappers van de Universität Hamburg, de Kungliga Tekniska Högskolan in Stockholm, het Wallenberg Wood Science Center in Stockholm, het Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie in Hamburg en DESY betrokken.
Foto: Universität Hamburg, Tomke Glier.