Краска на основе наночастиц серебра, может быть применена в электронике и оптоэлектронных приложениях для создания гибких и растягивающихся микроэлектродов, передающих сигналы от одного элемента цепи к другому. Печатные микроэлектроды могут выдерживать неоднократные сгибания и растяжения с минимальным изменением их электрических свойств.

В исследовании, опубликованном 12 февраля в журнале Science Express (Bok Y. Ahn, Eric B. Duoss, Michael J. Motala, Xiaoying Guo, Sang-Il Park, Yujie Xiong, Jongseung Yoon, Ralph G. Nuzzo, John A. Rogers, Jennifer A. Lewis. Omnidirectional Printing of Flexible, Stretchable, and Spanning Silver Microelectrodes, – Published Online February 12, 2009; Science DOI: 10.1126/science.1168375), группа ученых, возглавляемых Дженнифер Льюис (Jennifer Lewis) – профессором материаловедения и инженерии Университета штата Иллинойс (University of Illinois – демонстрирует новый метод изотропной печати, использованный авторами для изготовления серебряных микроэлектродов. Образцы электронных компонентов с минимальной шириной около 2 мкм получены нанесением концентрированной краски из наночастиц серебра на полупроводниковые, пластиковые и стеклянные подложки.

В отличие от чернильной и трафаретной печати, данный подход даёт возможность печатать микроэлектроды не только в плоскости подложки, но и позволяя им непосредственно пересекать существовавшие до этого структуры через формирование перекрывающих арок. В традиционных схемах обычно требуются изоляционные слои или обводные матрицы электродов.

Для производства печатных схем исследователи сначала готовят высоко концентрированную краску из наночастиц серебра. Затем краска выдавливается на рабочую поверхность через отверстие цилиндрического наконечника, установленного в трехосной системе микропозиционирования, которая, в свою очередь, управляется с помощью компьютерной программы.

Печать гибких серебряных микроэлектродов на полиимидной подложке (Изображение: Jennifer Lewis)

В первой фазе печати наночастицы, нанесенные не подложку, пока не соединены. Соединение происходит в тот момент, когда напечатанная структура нагревается до 150 градусов Цельсия и выше. Во время термоотжига наночастицы сплавляются во взаимосвязанную структуру. Благодаря умеренной температуре обработки печатные структуры совместимы с гибкими органическими основами.

В отличие от традиционных технологий, новый подход позволяет соединять микроскопические серебряные провода с миниатюрными электронными устройствами с минимальным контактным давлением. По мнению разработчиков, новый метод является наиболее универсальным на настоящий момент времени, позволяя создавать высоко интегрированные структуры, включающие в себя элементы различных материалов, применяемых в электронике, на широком спектре подложек. Разработанный метод изотропной печати позволяет преодолеть многие ограничения традиционных технологий, используемых в печатной электронике.

Евгений Биргер