Новости химической науки > Шариковая ручка для электронных схем

Изготовление электронных схем представляет собой непростую в технологическом отношении задачу – изготовителям электроники приходится прибегать к травлению медных поверхностей или размещать тонкие нити проводника на подложке из диэлектрика. Однако, группа исследователей из США продемонстрировала, что для создания работающей схемы достаточно ручки и бумаги.

Новый метод, ключевым для которого является обычная шариковая ручка, заполненная электропроводными чернилами, позволит инженерам создавать одноразовые дешевые и гибкие электрические схемы. Как заявляет Дженнифер Льюис (Jennifer Lewis) из Университета Урбана-Шампейн применение ручки для создания электронных схем позволит оперативно конструировать практически любые электронные устройства.

В последние годы значительный интерес привлекает так называемое «настольное производство электроники». Уже было показано, что с помощью электропроводных чернил становится возможным создавать электронные схемы с помощью краскопультов или струйных принтеров. Новые технологии позволяли создавать различные приборы, как например, блоки ЖК-дисплеев, антенны и даже аккумуляторы на различных поверхностях от бумаги до текстиля.

а) Фотография шарикового пера, заполненного проводящими серебряными чернилами. b) и c) Рабочий элемент пера, отображенный с помощью сканирующего электронного микроскопа. d) Процесс рисования электронной схемы на бумаге (увеличение с помощью обычного оптического микроскопа). (Рисунок из Advanced Materials, 2011, DOI: 10.1002/adma.201101328)

Очевидно, что наиболее привлекательной оказалась бы методика создания электронных схем, использующая минимум оборудования – идеальный вариант – создание электрической схемы с помощью ручки и бумаги. Исследователи из группы Льюис получили электропроводные чернила на основе наночастиц серебра. Для этого было проведено растворное восстановление нитрата серебра в присутствии стабилизирующего лиганда (полиакриловой кислоты), препятствующего коагуляции наночастиц. Затем стабилизирующий лиганд удаляли и настраивали вязкость чернил, добавляя в содержащую их суспензию гидроксиэтилцеллюлозу, на последнем этапе чернила были помещены в резервуар обычного шарикового пера, купленного в обычном магазине.

С помощью этого шарикового пера, заполненного своими чернилами, исследователи из группы Льюис удалось нарисовать работающие электронные схемы для управления ЖК-дисплеем и антенной, схемы сохраняли работоспособность при сгибании бумажной основы вплоть до придания этой основе сферической формы. Льюис отмечает, что в ряде случаев для закрепления компонентов схемы на подложке было необходимо использование клея, однако, в ряде случаев, ручки и бумаги было волне достаточно.

Хеннинг Сиррингхаус (Henning Sirringhaus), специалист по микроэлектронике из Кембриджа, отмечает новизну подхода, однако сомневается, что новая методика может быть использована для получения сложных схем или схем высокого разрешения, хотя и не отрицает, что новый метод предоставляет интересные возможности для создания простых гибких электронных схем на бумажном носителе.

Льюис заявляет, что в ее группе продемонстрировано, что новая методика позволяет наносить токопроводящие чернила не только на бумажную подложку, но и на полимерную пленку, дерево и керамику, заявляя, что следующий этап ее исследования будет заключаться в разработке новых типов чернил, содержащих другие электропроводные субстраты.

Источник: Advanced Materials, 2011, DOI: 10.1002/adma.201101328

метки статьи: #нанотехнологии, #химическая технология, #химия поверхности