(PhysOrg.com) -- Presque tous les appareils électroniques contiennent des circuits imprimés, qui sont modelés avec un design en cuivre complexe qui guide l'électricité pour rendre les appareils fonctionnels. Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont pris des mesures pour fabriquer des circuits imprimés avec une imprimante à jet d'encre. Ils ont synthétisé des nanoparticules d'étain (Sn) puis les ont ajoutées à l'encre pour augmenter sa conductivité, conduisant à une meilleure façon d'imprimer des cartes de circuits imprimés.

Les chercheurs, du KAIST et de l'Institut coréen des machines et des matériaux, tous les deux à Daejoen, Corée du Sud, ont publié leur étude sur l'utilisation de nanoparticules d'étain dans une encre hautement conductrice dans un récent numéro de Nanotechnologie .

Actuellement, la plupart des cartes de circuits imprimés sont imprimées à l'aide de méthodes en plusieurs étapes telles que le dépôt sous vide conventionnel et le modelage photolithographique. Cependant, ces procédés présentent des inconvénients car ils nécessitent une température de traitement élevée, impliquent des déchets toxiques, et sont chers. La fabrication de circuits imprimés à l'aide de l'impression à jet d'encre surmonte ces limitations, et par rapport aux autres méthodes est rapide, Facile, et pas cher. L'impression à jet d'encre peut être utilisée pour une variété d'appareils, tels que les étiquettes RFID, LED, cellules solaires organiques, transistors organiques à couche mince, et dispositifs biomédicaux.

Récemment, plusieurs études ont étudié différents matériaux, tels que les polymères, nanotubes de carbone, et des nanoparticules métalliques, qui pourrait être utilisé pour l'encre conductrice. Bien que les polymères et les nanotubes de carbone présentent des avantages pour l'impression sur des écrans flexibles, leur conductivité est trop faible pour qu'ils soient utilisés pour des matériaux d'encre conducteurs. Les nanoparticules métalliques ont une conductivité plus élevée, et sont donc plus adaptés aux matériaux d'encre conducteurs.

"La plus grande importance de notre travail est qu'il s'agit de la première tentative d'impression de motifs conducteurs avec l'encre conductrice contenant du Sn, », a déclaré le co-auteur Yun Hwan Jo de KAIST PhysOrg.com . « Plusieurs articles ont rapporté la synthèse de nanoparticules de Sn pour des matériaux d'interconnexion. Cependant, aucune dépression évidente de la température de fusion n'a été observée en raison de la taille relativement grande et de la faible uniformité des nanoparticules de Sn. En outre, il n'y a eu aucun rapport pour la fabrication d'encre conductrice avec des nanoparticules de Sn.

Dans leur étude, Jo et ses coauteurs ont synthétisé une grande quantité de nanoparticules d'étain de taille uniforme. Comme ils l'ont expliqué, la synthèse de nanoparticules d'étain de très petite taille est importante car elle conduit à une température de fusion inférieure à celle de l'étain en vrac. Par exemple, tandis que l'étain en vrac fond à 232 °C, des nanoparticules d'étain d'un diamètre de 11,3 nm fondent à 177 °C. Une température de fusion plus basse est bénéfique car cela signifie une consommation d'énergie plus faible, moins de déformation du substrat, et moins de problèmes de stress thermique. Les chercheurs ont également appliqué des traitements de surface à l'encre conductrice pour diminuer la résistance d'un facteur 20.

« Deux facteurs, coût et basse température, sont les avantages de l'encre conductrice contenant du Sn, ", a déclaré Jo. « Ag, Les nanoparticules de Cu et Au sont largement utilisées pour fabriquer des encres conductrices. Cependant, Au et Ag sont chers. Et la température de fusion de Ag, Les nanoparticules de Cu et Au est supérieure à celle des nanoparticules de Sn (177,3 °C, cette expérience).

En ajoutant les nanoparticules d'étain à une solution d'encre, les chercheurs ont imprimé des motifs d'encre hautement conductrice à partir d'une imprimante à jet d'encre. Première démonstration d'impression jet d'encre avec des nanoparticules d'étain, les résultats montrent que la nouvelle technique semble prometteuse pour l'impression de divers appareils électroniques nécessitant des motifs conducteurs.

« Nous sommes à l'étude pour fabriquer des lignes conductrices avec de l'encre Sn conductrice par impression jet d'encre pour les appareils OLED flexibles, ", a déclaré Jo. « Nous optimisons les conditions de projection pour dessiner des motifs complexes à l'aide d'encre Sn conductrice. »

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