MIT-Forscher entwickeln Druckverfahren für elektronische Etiketten

- Jan 20, 2017 -

Stellen Sie sich Echtzeit-elektronische Daten auf einem Etikett zu lesen. Beispielsweise könnte Ihr Barista ein Etikett ausdrucken, damit Sie wissen, genau wie heiß Ihr Kaffee wie die Zeit vergeht ist. Elektronische Etiketten könnte in einer Reihe von Anwendungen nützlich erweisen. Diese Technologie könnte auch Druck elektronische Oberflächen für eine Vielzahl von Funktionen möglich machen.

Forscher am Massachusetts Institute of Technology haben ein Druckverfahren für Transistoren entwickelt, die elektronischen Etiketten und ähnlichen Oberflächen eine kostengünstig verwirklichen kann.

"Es ist ein großer Bedarf für den Druck von elektronischen Geräten, die sind sehr preiswert, aber bieten einfache Berechnungen und interaktive Funktionen", sagt A. John Hart, die Mitsui Career Development Associate Professor für moderne Technologie und Engineering am MIT.

"Unsere neue Druckverfahren ist eine Basistechnologie für High-Performance, vollständig gedruckte Elektronik, wie Transistoren, optisch Funktionsflächen und allgegenwärtigen Sensoren."

Druck-Elektronik ist kein neues Konzept. Inkjet- und Rubber stamping Techniken wurden mit schwachen Ergebnissen eingesetzt. Laut der Forscher kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichtFortschritte der Wissenschaft, solche Techniken sind schwer zu kontrollieren bei kleinen Maßstäben und tendenziell Kaffee Ring Muster in die Tinte Leckagen über die Grenzen hinaus zu produzieren. Ungleichmäßige Drucke können auch zu unvollständige Schaltungen führen.

Die Technik vorgezeichnetFortschritte der Wissenschaftumfasst die Gestaltung von nanoporösen Stempeln – eine Art von Stempel, die schwammiger als Kautschuk und etwa die Größe eines Fingernagels Pinky ist. Diese Stempel sind Muster, die kleiner als die Breite eines menschlichen Haares.

Die Porosität des diese Stempel ermöglicht eine Lösung von Nanopartikeln, eine Art Tinte, gleichmäßig durch den Stempel und auf der gewünschten Oberfläche fließen. Dies ermöglicht eine höhere Auflösung als Stempel drucken.

Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind für den Stempel verwendet. Dies sind starke, mikroskopisch kleine Blätter von Kohlenstoffatomen im Zylinder angeordnet.

"Es ist etwas zufällig, dass die Lösung für hochauflösenden Druck der Elektronik unsere Erfahrung nutzt bei der Herstellung von Kohlenstoff-Nanoröhren für viele Jahre", sagt Hart.

"Die Wälder von Kohlenstoff-Nanoröhren können Tinte auf eine Oberfläche wie massive Anzahl von winzigen Stift Federkiele übertragen."

Um die Briefmarken zu machen, entwickelt verwendeten die Forscher zuvor Techniken um die Kohlenstoff-Nanoröhren auf eine Siliziumoberfläche in verschiedenen Mustern, einschließlich Waben wachsen und blühen Formen. Diese Nanoröhren wurden beschichtet, mit einem dünnen Polymer, damit die Tinte der Nanotube Strukturen durchdringen würden und die Nanoröhren nicht schrumpfen würde, nachdem die Tinte gestempelt wurde. Sie dann infundiert den Stempel mit einem kleinen Volumen der elektronischen Tinte bestehend aus Nanopartikeln wie Silber, Zinkoxid oder Halbleiter-Quantenpunkte.

Die kritische Komponente für diese präzise, hochauflösende Muster drucken ist in der Höhe von Druck angewendet, um die Tinte zu stempeln. Dieser präzisen Druck wurde durch ein Modell bestimmt, um den Betrag der Kraft erforderlich, um eine gleichmäßige Schicht von Tinte auf ein Substrat Stempel vorherzusagen. Eine Druckmaschine hergestellt einer motorisierten Walze entstand für den Prozess. Die Forscher fixiert jede Briefmarke auf einer Plattform, die an einer Feder befestigt, und sie nutzte diese um zu steuern, die Kraft verwendet, um den Stempel gegen das Substrat zu drücken.

"Dies wäre ein kontinuierlicher industriellen Prozess, wo Sie einen Stempel haben würde, und eine Walze auf die hätte Sie ein Substrat auf, wie eine Spule aus Kunststoff-Folie oder spezielle Papier für Elektronik, drucken möchten", sagt Hart. "Wir fanden, könnte begrenzt durch den Motor, die, den wir in das Drucksystem verwendet, wir drucken bei 200 Millimetern pro Sekunde, kontinuierlich, die bereits mit den industriellen Drucktechnologien wettbewerbsfähig ist. Dies, kombiniert mit eine zehnfache Verbesserung in die Druckauflösung, die wir gezeigt hat, ist ermutigend."


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