Нанотрубки превратили в штампы для печати электронных схем

Нанотрубки превратили в штампы для печати электронных схем

Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) создали высокоточный метод печати электронных схем на твердых и гибких поверхностях. Для этого разработчики используют штампы из углеродных нанотрубок и электропроводящие чернила. Разрешение метода достигает двух-трех микрон — в десятки раз лучше аналогичных способов печати. Описание методики и полученных результатов опубликовано в журнале Science Advances.

По словам создателей, новый метод позволит печатать микроскопические сенсоры и транзисторы для управления работой пикселей на экранах высокого разрешения, а также обеспечит относительно дешевую и быструю промышленную печать электронных поверхностей с интерактивными функциями: например, чашки с индикатором температуры.

Новый метод, по сути, является флексографией, история которой уходит в древний Китай, где была изобретена рельефная печать: иероглифы вырезались на дереве или камне, углубления в форме заполнялись типографской краской, и отпечатки получались при надавливании формой на бумагу. Затем в XIII веке в Европе появилась печать на основе металлических форм — это открытие привело к массовой книгопечати, а изобретение резиновой основы для печатных форм в середине XIX века дало основу современной высококачественной флексографии.

Авторы новой работы предложили улучшить разрешение флексографии в 10 раз с помощью нового вида штампов. Они представляют собой вертикальный массив углеродных нанотрубок, выращенных на кремниевой подложке. Нанотрубки напоминает собой тончайшую полую иглу, толщиной всего несколько нанометров (миллиардных долей метра). Высокая прочность нанотрубок позволяет многократно деформировать их без потери структуры.

По своему строению и принципу работы, штампы похожи на иглы для татуировок, кроме того, что они не прокалывают материал, на котором происходит печать. Чернила — жидкости с наночастицами серебра, оксида цинка или полупроводниковых квантовых точек — удерживаются в штампе между нанотрубками за счет капиллярных сил. Для того чтобы чернила легко проходили в штамп, и массив не терял форму, когда они заканчиваются, наноструктуру покрывают слоем полимера. Когда пропитанный чернилами штамп прижимают к поверхности, «игольчатый» массив слегка деформируется и часть чернил переносится на поверхность.

Ключевым фактором для высокоточной печати является сила, с которой штамп придавливается к поверхности. Если усилие слишком слабое, то из-за неровностей краска попадет не на всю поверхность. Слишком сильное прижатие приведет к растеканию краски и уменьшит разрешение  печати. Инженеры нашли оптимальное давление, необходимое для нанесения ровного 5-50 нанометрового слоя чернил в зависимости от параметров нанотрубок, обрабатываемой поверхности и состава чернил. Для ускорения процесса ученые построили печатную машину с автоматизированным роликом, на которой и проходило тестирование печати. Штамп в ней располагался на специальной пружине под роликом.

Инженеры протестировали нанесенные принты на электропроводимость. После высокотемпературного обжига печатные образцы продемонстрировали высокую проводимость и были готовы для использования в качестве, например, высокопроизводительных прозрачных электродов.

Надежда Бессонова

N+1

Похожие новости:
Нанотрубки повысят эффективность солнечных батарей
Исследователи из Университета Умео в Швеции обнаружили, что контролируемое размещение углеродных нанотрубок в наноструктурах создает огромный толчок в повышении производительности электронных устройств. Их новаторские результаты опубликованы в престижном журнале «Современные материалы» (Advanced Materials). Углеродные нанотрубки - цилиндрические кристаллы, состоящие ..
2014-03-20 1744 0 Технология
0
Материал толщиной в одну молекулу имеет преимущества
Открытие графена, материала толщиной в один атом и обладающего исключительной прочностью и другими свойствами запустило лавину исследований в области его применения, от электроники до оптики и структурных материалов. Но новые исследования полагают, что это было только начало: целое семейство двухмерных материалов ..
2012-08-25 1385 1 Технология
0
Ученые вырастили самые плотные углеродные нанотрубки
Выдающиеся механические, электрические и тепловые свойства углеродных нанотрубок делают их прекрасным материалом для производителей электроники. Однако, до недавнего времени ученые полагали, что низкая плотность графеновых крошечных цилиндров, необходимых для разработки множества приложений микроэлектроники, помешает этому. Теперь же, команда ..
2013-09-23 1344 0 Технология
1
Нанотрубки стали ионными каналами
Ученые создали нанотрубки, способные селективно пропускать отдельные ионы. По своей селективности они способны сравниться с природным белковым ионными каналами. Работаопубликована в журнале Nature Communications, ее краткое содержание приводит сайт Университета Баффало. Созданные авторами нанотрубки сильно отличаются ..
2012-07-18 1291 0 Технология
0
Строительный 3D-принтер превратили в автономного универсального робота
В Массачусетском технологическом институте разработали и испытали роботизированную строительную платформу, которая может не только печатать здания, но и выполнять другие виды работ. Статья опубликована в Science Robotics.Развитие аддитивных технологий в последние годы привело к созданию строительных 3D-принтеров большого ..
2017-04-30 16548 0 Технология
0
Японские ученые создали нанопроводники с серебром
Ранее в этом году команда во главе с доктором университета штата Северная Каролина Yong Zhu сообщила, об успехе в создании упругих проводников из углеродных нанотрубок, сообщает «WordScience.org». Такие проводники могут быть использованы в электронике, которая в свою очередь может найти ..
2012-07-16 1237 0 Технология
0
В США разработали высокоточный метод 3D-печати стекла
Исследовательская группа Mediated Matter разработала высокоточный метод 3D-печати прозрачного стекла. Об этом сообщается на официальном сайте команды. Технологию под названием G3DP создавали при участии специалистов Массачусетского технологического университета (MIT) и Института Висc. В качестве исходного сырья для печати ..
2015-08-22 3417 0 Технология
1
Инженеры собрали самый гибкий транзистор на нанотрубках
Новый элемент схемы можно скомкать как листик бумаги – он не потеряет свои электрические свойства. Транзистор будет работать, даже если всю схему скомкать в руках до состояния шарика. Приятный бонус: вся схема абсолютно прозрачная. Самый гибкий в мире транзистор ..
2012-03-6 1459 0 Технология
0
NASA изготавливает ракетные детали на 3D принтере
Мистер Скотт из Стартрека может не паниковать, ведь скоро наступит день, когда ракетные двигатели смогут печатать на 3D-принтерах. На последних тестах NASA и Aerojet Rocketdyne произвели печать форсунок для ракетного двигателя на 3D-принтере, в NASA Glenn Research Center ..
2013-07-14 2080 0 Технология
0
Создан новый материал для получения эластичных проводников
Исследователи из Университета Северной Каролины (США) разработали новый метод создания эластичных проводников на основе углеродных нанотрубок. Учёные надеются, что их технология позволит производить этот материал в количестве, необходимом для нового поколения эластичной электроники. Очевидное преимущество продуктов на основе ..
2012-01-25 2219 0 Технология
0
Нанотрубки стали основой нового типа солнечных батарей
Инженеры из Массачусетского технологического института создали новый тип фотоэлементов, в которых используются только углеродные нанотрубки и фуллерены. Работа ученых принята к публикации в журнале Advanced Materials (на момент написания заметки она была недоступна), а с ее кратким содержанием можно ознакомиться на сайте ..
2012-06-21 1783 0 Технология
0
Новые полупроводники: время без перезарядки больше в десять раз
Исследователи из Рочестерского технологического института, международного консорциума полупроводников SEMATECH и Техасского государственного университета, продемонстрировали, что новые методы и материалы для создания интегральных микросхем, позволяют снизить потребление энергии до уровня, при котором время работы без перезарядки для портативных устройств увеличивается ..
2014-01-15 1152 0 Технология
0
Армия США научит 3D-принтеры печатать еду
Командование Армии США заинтересовалось возможностью трехмерной печати еды в боевых точках, сообщает The ArmyTimes. Предварительные исследования уже начались. Разработкой технологии занимается Управление боевого продовольственного обеспечения (CFD) министерства обороны США. По словам руководителя подразделения продовольственных технологий управления ..
2014-08-19 1926 0 Технология
0
3D-печать станет доступной уже в 2014 году
Патенты сдерживают 3D-печать — технологию, которая по некоторым предположениям может быть внедрена во все области производства. «В феврале месяце 2014 года, основные конкурентоспособные патенты рынка 3D-печати истекут», — говорит Скотт Дьюэн, дизайнер компании 3D-печати Shapeways, ..
2013-07-24 1480 0 Технология
0
Созданы лучшие серебряные чернила для печати гибкой электроники
Материаловеды из университета Иллинойса (University of Illinois) создали новую разновидность серебряных чернил для печати электронных микросхем на гибких материалах (пластике, ткани, бумаге). Новинка обладает целым рядом преимуществ перед собратьями, которые представляют собой твёрдые частицы ..
2012-01-23 2175 0 Технология
0