19/07/2016
Door Ad Spijkers
Onderzoekers van het Leibniz-Institut für Neue Materialien (INM) hebben een zichzelf organiserende nano-inkt gecombineerd met een stempeldrukmethode. Toepassingen zijn te vinden in flexibele transparante elektronica.
Transparante elektronica vindt toepassing in bijvoorbeeld dunnelaag displays, zonnecellen en aanraakschermen. In toenemende mate is deze elektronica ook voor flexibele oppervlakken interessant. Dit vraagt om bedrukbare materialen die transparant zijn en waarvan geleidbaarheid ook bij vervorming goed blijft.
Hiertoe hebben onderzoekers van het Leibniz-Institut für Neue Materialien (INM) een nieuwe zichzelf organiserende nano-inkt gecombineerd met een stempeldrukmethode. Daarmee vormen ze roosterstructuren waarmee de structuurbeedte minder dan een micrometer bedraagt.
Nano-inkt en stempels
Voor het drukken van het rooster wordt de inkt, die goudnanodraden bevat, vlak op een ondergrond aangebracht. Daar wordt een voorgestructureerde stempel op gedrukt die de inkt in een vorm dwingt. De nanodraden volgen dan de structuur van de stempel. Dit lukt omdat de draden zeer dun en beweeglijk zijn. Bij het drogen volgen de afzonderlijke draden dan door zelforganisatie grotere, gedefinieerde bundels die met elkaar zijn verweven en het latere rooster vormen.
Daarna wordt de stempel verwijderd. In de laatste stap worden de liganden die de nanodraden in de inkt stabiliseren, met plasma verstoord (Een ligand is een molecuul of een ion dat een vrij elektronenpaar heeft, dat gebruikt kan worden om een binding te vormen met een metaal of een metaalion). Daardoor worden de bundels verdicht tot geleidende draden. Het resultaat is een transparant geleidend rooster.
Afhankelijk van de geometrie van de stempel kunnen met deze eenvoudige methoden willekeurige nano- en microroosters worden opgedrukt. Bovendien is de dikte van de gekozen roosterstructuur direct via de goudconcentratie te sturen.
Minder goud nodig
Er zijn maar zeer kleine hoeveelheden goud nodig om een geleidend rooster te maken. De onderzoekers hebben veel minder goud nodig dan bij inkten met kogelvormige gouddeeltjes. Hierdoor kan men de voordelen van goud ook voor transparante flexibele elektronica benutten.
Met hun resultaten konden de onderzoekers van IMN aantonen dat de combinatie van zelforganisatie van goud met stempeldruk nieuwe methoden voor transparante geleidende materialen binnen bereik brengt. Dit basisprincipe willen ze met verder onderzoek ook op andere metalen toepassen.