Forscher Jonathan Claussen schaut auf seine Graphen-Tinte Iowa State University
Elektronik leidet häufig stark, nachdem sie in Wasser gefallen ist oder einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit ausgesetzt wurde. Ein Durchbruch von Ingenieuren der Iowa State University kann jedoch zu wasserfester und sogar waschbarer Elektronik führen.
Und dies wäre nicht die gleiche Art von 'Wasserbeständigkeit', die von wasserdichten Telefonen mit dicht schließenden Dichtungen an einem Gerät gefördert wird. Diese Beständigkeit geht bis auf das Nano-Niveau zurück.
Die Entdeckung ist dem Supermaterial Graphen zu verdanken, von dem Forscher glauben, dass es zu einer kostengünstigen Lösung für das Wasser- / Elektronikproblem verbessert werden kann.
"Wir nehmen kostengünstiges Graphen mit Tintenstrahldruck und stimmen es mit einem Laser ab, um funktionelle Materialien herzustellen." sagte Jonathan Claussen ein Assistenzprofessor für Maschinenbau an der Iowa State University. Claussen ist außerdem Mitarbeiter des Ames Laboratory des US-Energieministeriums und der entsprechende Autor des Papiers. Die Forschungsergebnisse der Teams finden Sie in der neuesten Ausgabe der Zeitschrift. Nanoskala .
Claussen und sein Team von Nanoingenieuren verwendeten Standard-Tintenstrahldrucker, um elektrische Schaltkreise herzustellen. Die Tinte besteht einfach aus Graphenflocken. Graphen leitet sowohl Wärme als auch Elektrizität außergewöhnlich gut. Es ist biegsam, transparent und unglaublich stark. Und mit nur einer einzigen KohlenstoffschichtAtome, Graphen ist das dünnste Material überhaupt.
Es sind jedoch nicht die Flocken selbst, die den Schlüssel zum Freischalten dieser einzigartigen hydrophoben Eigenschaften darstellen. So sind sie angeordnet. Da die Flocken selbst nicht unglaublich leitfähig sind, verwendeten Claussen und sein Team nicht leitende Bindemittel, um die Flocken zu kombinierenDies verbesserte ihre Leitfähigkeit und würde sie perfekt für den Einsatz in Sensoren und Elektronik machen, die häufig Wasser ausgesetzt sind.
Das Team entwickelte auch ein einzigartiges Post-Print-System. Anstatt Wärme oder Chemikalien zu verwenden, um den Prozess abzuschließen, entwickelte Claussens Team einen Schnellpulslaser. Dieser Laser beschädigt weder das Graphen noch die Oberfläche, auf der es behandelt wird.selbst wenn diese Oberfläche so etwas wie Papier ist.
"Wir strukturieren die Oberfläche des mit Tintenstrahl gedruckten Graphens mikro-strukturiert" sagte Claussen. "Der Laser richtet die Graphenflocken vertikal aus - wie kleine Pyramiden, die sich stapeln. Und genau das induziert die Hydrophobizität."
Dank dieses unglaublich detaillierten Nanodrucks entdeckte das Team, dass sie Graphen-Schaltkreise drucken können, die sowohl Wasser anziehen auch bekannt als hydrophiler Kreislauf als auch Wasser abweisen können auch bekannt als superhydrophober Kreislauf. Die Laser können sogar angepasst werden, um zu bestimmen, wie wasserabweisend aSchaltung wäre.
Die Forscher stellten fest, dass waschbare Elektronik weitaus größere Auswirkungen haben könnte, als nur sicherzustellen, dass ein Mobiltelefon sicher ist, nachdem es in eine Wasserpfütze gefallen ist. Sie möchten ihre Forschung fortsetzen und sehen, wie diese Nanotechnologie an anderer Stelle angewendet werden kann - insbesondereBiologie.
"Eines der Dinge, an deren Entwicklung wir interessiert wären, sind Anti-Biofouling-Materialien", sagte Loreen Stromberg, Mitautorin und Postdoktorandin im Maschinenbau des Staates Iowa und für das Virtual Reality Applications Center."Dies könnte die Ansammlung von biologischem Material auf der Oberfläche verhindern, das die optimale Leistung von Geräten wie chemischen oder biologischen Sensoren beeinträchtigen würde."
und weil "Elektronik wird in alles eingebaut", so Stromberg, könnten diese neuen Schaltkreistypen in allen Bereichen eingesetzt werden, von Mikrofluidtechnik über tragbare Elektronik bis hin zur Nervenregeneration.