تولید خانواده جدیدی از جوهرهای چاپ برای قطعات الکترونیکی

گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر  گروهی از محققان خانواده ی جدیدی از جوهرهای چاپ را تولید کرده اند که با استفاده از آن ها می توان قطعات الکترونیکی را مانند حسگرها، شناساگرهای نوری، باتری ها، سلول های خورشیدی تولید کرد. توفیق حسن رهبری این گروه تحقیقاتی در مرکز گرافن دانشگاه کمبریج برعهده دارد.
راهکار این گروه استفاده از الکل، به ویژه مخلوطی از ایزوپروپیل الکل و 2-بوتانول است. با استفاده از این مواد، ذرات جوهر در همه ی حجم قطره حتی در نقاط مرزی به یک اندازه پخش می شوند و این فرایند باعث ایجاد شکلی یکنواخت و ضخامتی یکسان در قطره می شود. در حین خشک شدن قطره ی جدید جوهر به آهستگی بر روی سطح تغییر شکل می دهد و در این زمان ذرات جوهر بر روی سطح پخش می شوند. با استفاده از این فرمولاسیون، تولید کنندگان می توانند از از روش چاپ جوهرافشان برای تولید انواع قطعات الکترونیکی استفاده کنند. جوهرهای جدید دیگر نیازی به افزودنی هایی مانند مواد سطح فعال و یا پلیمرها ندارند چراکه دیگر اثر حلقه ی قهوه در آن ها به وجود نمی آید.
به علاوه این فرمولاسیون میزان تکرارپذیری دفعات چاپ را افزایش می دهد. در این تحقیق محققان 4500 قطعه ی الکترونیکی را بر روی زیرآیند ویفر سیلیکونی و پلاستیک چاپ کردند. فوتو دیتکتور و حسگر گازی، قطعات الکترونی چاپ شده بودند که آزمایش ها نشان دادند عملکرد آن ها بسیار به یکدیگر نزدیک است. این در حالی است که در تحقیقات گذشته چاپ چند صد قطعه ی الکترونیکی موفقیت بزرگی به حساب می آمد حتی اگر عملکرد قطعات مشابه یکدیگر نبود.
گوهو هو ، نویسنده اول این مقاله بیان می کند فهم دقیق رفتار قطرات جوهر به ما اجازه می دهد به محلول ایده آلی برای چاپ جوهرافشان انواع مختلفی از کریستال های دو بعدی دست پیدا کنیم. فرمولاسیون ما می تواند به راحتی در مقیاس بزرگتر برای چاپ قطعات الکترونیکی بر روی ویفرهای سیلیکونی، پلاستیک ها و یا حتی اسپری کردن بر روی لباس مورد استفاده قرار بگیرد.
پیش از گرافن، این گروه بیش از 10 فرمولاسیون شامل مواد مختلف را بهینه سازی کرده اند. برخی از آن ها مانند فسفر سیاه و نیترید بور از خانواده ی گرافن دوبعدی هستند و برخی دیگر مانند ساختارهای هترو و مواد نانو ساختار، پیچیده تر هستند. محققان بیان می کنند فرمولاسیون جوهری که ابداع کرده اند را می توان برای چاپ نانوذرات به صورت خالص و یا مولکول های آلی نیز به کار برد. این ویژگی به تولیدکنندگان امکان تولید محصولات متنوعی از جمله سلول های خورشیدی، باتری ها و پوشش های خاص را می دهد.
به گفته ی حسن: “فناوری ما می تواند موجب سرعت بخشیدن به هماهنگی و به صرفه شدن حسگرها با حساسیت بالا برای کاربرد در حوزه ی اینترنت اشیا شود. با این فناوری رویای شهرهای هوشمند به حقیقت نزدیک تر خواهند شد.”