La nouvelle technologie d'impression au graphène peut produire des circuits électroniques à faible coût, souple, très conducteur et hydrofuge.

La nanotechnologie « apporterait une valeur énorme aux appareils électroniques portables/lavables autonettoyants qui résistent aux taches, ou formation de glace et de biofilm, " selon un article récent décrivant la découverte.

"On prend du low-cost, graphène imprimé par jet d'encre et le réglage avec un laser pour fabriquer des matériaux fonctionnels, " a déclaré Jonathan Claussen, professeur adjoint de génie mécanique à l'Iowa State University, un associé du laboratoire Ames du Département de l'énergie des États-Unis et l'auteur correspondant de l'article récemment présenté sur la couverture de la revue Nanoéchelle .

L'article décrit comment Claussen et les nano-ingénieurs de son groupe de recherche utilisent la technologie d'impression à jet d'encre pour créer des circuits électriques sur des matériaux flexibles. Dans ce cas, l'encre est constituée de flocons de graphène - le matériau merveilleux peut être un excellent conducteur d'électricité et de chaleur, en plus c'est fort, stable et biocompatible.

Les flocons imprimés, cependant, ne sont pas très conducteurs et doivent être traités pour éliminer les liants non conducteurs et souder les flocons ensemble, augmenter la conductivité et les rendre utiles pour l'électronique ou les capteurs.

Ce processus post-impression implique généralement de la chaleur ou des produits chimiques. Mais Claussen et son groupe de recherche ont développé un procédé laser à impulsions rapides qui traite le graphène sans endommager la surface d'impression, même s'il s'agit de papier.

Et maintenant, ils ont trouvé une autre application de leur technologie de traitement laser :prendre des circuits imprimés au graphène qui peuvent contenir des gouttelettes d'eau (ils sont hydrophiles) et les transformer en circuits qui repoussent l'eau (ils sont superhydrophobes).

"Nous micro-motifions la surface du graphène imprimé à jet d'encre, " a déclaré Claussen. " Le laser aligne les flocons de graphène verticalement - comme de petites pyramides qui s'empilent. Et c'est ce qui induit l'hydrophobie."

Claussen a déclaré que la densité d'énergie du traitement laser peut être ajustée pour ajuster le degré d'hydrophobie et de conductivité des circuits de graphène imprimés.

Et cela ouvre toutes sortes de possibilités pour de nouveaux appareils électroniques et capteurs, selon le papier.

"L'une des choses que nous serions intéressés à développer sont des matériaux anti-biofouling, " a déclaré Loreen Stromberg, un co-auteur de l'article et un associé de recherche postdoctoral de l'État de l'Iowa en génie mécanique et pour le Virtual Reality Applications Center. "Cela pourrait éliminer l'accumulation de matériaux biologiques à la surface qui inhiberaient les performances optimales d'appareils tels que les capteurs chimiques ou biologiques."

La technologie pourrait également avoir des applications dans l'électronique flexible, capteurs lavables en textile, technologies microfluidiques, réduction de traînée, dégivrage, des capteurs et une technologie électrochimiques qui utilisent des structures de graphène et une simulation électrique pour produire des cellules souches pour la régénération nerveuse.

Les chercheurs ont écrit que d'autres études devraient être menées pour mieux comprendre comment les nano et microsurfaces du graphène imprimé créent les capacités hydrofuges.

Les études actuelles ont été soutenues par des subventions de la National Science Foundation, l'Institut national de l'alimentation et de l'agriculture du ministère de l'Agriculture des États-Unis, le Roy J. Carver Charitable Trust plus Iowa State's College of Engineering et département de génie mécanique.

La Iowa State University Research Foundation travaille à breveter la technologie et l'a proposée en option à une startup basée à Ames, NanoSpy Inc., pour une éventuelle commercialisation. NanoSpy, situé dans le parc de recherche de l'Iowa State University, développe des capteurs pour détecter la salmonelle et d'autres agents pathogènes dans les usines de transformation des aliments. Claussen et Stromberg font partie de l'entreprise.

L'impression au graphène, la technologie de traitement et de réglage s'avère très utile, dit Stromberg. Après tout, "L'électronique est incorporée dans tout."