«Целью этого исследования было функциональное использование пригодных для 3D-печати полимеров для различных приложений», – сообщает Майкл Рубхаузен из Центра лазерных наук на свободных электронах (CFEL), результат сотрудничества DESY, Гамбургского университета и Общества Макса Планка. «Используя наш новый подход, мы хотим интегрировать электронику в существующие структурные единицы и улучшить компоненты с точки зрения пространства и веса."Профессор физики из Гамбургского университета руководил проектом вместе с исследователем DESY Стефаном Ротом, который также является профессором Королевского технологического института в Стокгольме. Используя яркий рентгеновский свет от исследовательского источника света DESY PETRA III и другие методы измерения, команда точно проанализировала свойства нанопроволок в полимере.
«В основе технологии – серебряные нанопроволоки, которые образуют проводящую сетку», – объясняет Глиер.
Серебряные проволоки обычно имеют толщину в несколько десятков нанометров (миллионных долей миллиметра) и длину от 10 до 20 микрометров (тысячных долей миллиметра). Подробный рентгеновский анализ показывает, что структура нанопроволок в полимере не изменяется, но что проводимость сетки даже улучшается благодаря сжатию полимером, поскольку полимер сжимается в процессе отверждения.
Серебряные нанопроволоки наносят на подложку в виде суспензии и сушат. "По соображениям стоимости цель состоит в том, чтобы достичь максимально возможной проводимости с минимальным количеством нанопроволок. Это также увеличивает прозрачность материала », – объясняет Рот, руководитель измерительной станции P03 в источнике рентгеновского излучения DESY PETRA III, где проводились рентгеновские исследования. "Таким образом, слой за слоем можно создать токопроводящую дорожку или поверхность.«Гибкий полимер наносится на токопроводящие дорожки, которые, в свою очередь, могут быть покрыты токопроводящими дорожками и контактами.
В зависимости от геометрии и используемого материала, различные электронные компоненты могут быть напечатаны таким образом.
В этой статье исследователи создали гибкий конденсатор. «В лаборатории мы выполнили отдельные этапы работы в процессе наслоения, но на практике они позже могут быть полностью перенесены на 3D-принтер», – объясняет Глиер. «Однако для этого также необходимо дальнейшее развитие традиционной технологии 3D-печати, которая обычно оптимизирована для отдельных печатных красок. В струйных технологиях сопла могут быть забиты наноструктурами », – отмечает Рубхаузен.
На следующем этапе исследователи хотят проверить, как структура проводящих путей, состоящих из нанопроволок, изменяется под действием механического напряжения. «Насколько хорошо проволочная сетка держится во время изгиба?? "Насколько стабильным остается полимер", – сказал Рот, отвечая на типичные вопросы. «Рентгеновское исследование очень подходит для этого, потому что это единственный способ изучить материал и проанализировать проводящие пути и поверхности нанопроволок."
В работе участвовали исследователи из Гамбургского университета, Королевского технологического института в Стокгольме, Валленбергского центра древесных наук в Стокгольме, Института структуры и динамики материи Макса Планка в Гамбурге и DESY.