Stampa funzionale di compositi fotopolimerici d’argento con nanofili conduttivi

Compositi conduttivi in ​​fotopolimero di argento e nanofili: stampa 3D per una maggiore funzionalità

Un folto gruppo di ricercatori si è riunito per esplorare di più sugli additivi e sulle nuove combinazioni di materiali nella stampa 3D, delineando le loro scoperte nella recente pubblicazione ” Stampa funzionale di compositi fotopolimerici d’argento-nanofilo conduttivo “.

Spiegando che l’uso di polimeri nella stampa 3D – e le sfide intrinseche che vi si trovano – ha causato limitazioni significative, i ricercatori hanno sperimentato compositi di polimeri d’argento-nanofilo, rilevando che gli strati conduttivi possono essere fondamentali per specifiche esigenze di produzione come le applicazioni elettroniche; tuttavia, i compositi devono essere forti contro la resistenza al tunnel (poiché gli elettroni si trasferiscono da una nanoparticella all’altra) e precedenti ricercatori hanno faticato a creare materiali con conduttività adeguata a causa di problemi come l’agglomerazione e il forte assorbimento dei fotoni. Con i nanofili, è disponibile un altro percorso in quanto “elude la resistenza del tunnel nella direzione del filo”.

I compositi in argento-nanofilo (Ag-NW) offrono “processi scalabili” che richiedono conducibilità, per includere:

Elettronica
Schermi touch
Fotovoltaico integrato
Dispositivi optoelettronici avanzati
biosensori
I campioni sono stati rivestiti con uno strato Ag-NW, polimerizzato con luce UV e quindi sintetizzato tramite la via del poliolo. Il risultato sono stati i nanofili che presentavano rapporti di aspetto elevati, in questo caso, da 100 a 1000. Le resine tendono a comprimersi durante l’indurimento, con il restringimento della matrice che preme sui nanofili durante il processo di polimerizzazione. La mancanza di densità comporta anche una maggiore sensibilità per le connessioni e le reti di nanofili.

Durante l’aumento della concentrazione di nanofili, si è verificata una riduzione della trasmittanza e una conduttività ottimizzata a concentrazioni di nanofili piuttosto basse, dimostrando una “delicata interazione” tra la matrice polimerica e la rete Ag-NW. I ricercatori hanno anche scoperto che la rugosità superficiale era a 110–160 nm per i compositi Ag-NW, attribuita alla rugosità del polimero.

“Questi risultati mostrano che i materiali compositi in polimero Ag-NW possono agire come materiali competitivi per la conduzione di elettrodi trasparenti alla luce”, hanno affermato i ricercatori.

Durante le fasi iniziali della sintesi, si sono formati semi gemellati cinque volte, con struttura pentagonale e cime gemellate di Ag-NW confermati durante le valutazioni SEM (anche se non applicabile per il materiale). La morfologia pentagonale è stata stabilita quando i ricercatori hanno simulato le caratteristiche chiave del modello GISAXS, tramite software specializzato.

Per la stampa 3D, il team di ricerca ha fabbricato un condensatore composto da Ag-NW e fotopolimeri flessibili da Formlabs . Non solo sono stati in grado di mostrare il potenziale dell’elettronica stampata in 3D, ma anche il ruolo che i compositi svolgono nel migliorare la funzionalità.

“Applicando due polimeri diversi, abbiamo fabbricato compositi con proprietà diverse che sono stati testati per due applicazioni specifiche. Innanzitutto, abbiamo ottimizzato i compositi Ag-NW per l’uso come contatti superiori trasparenti sintonizzando la concentrazione Ag-NW all’interno di una matrice polimerica resistente e trasparente basata su HDDA. Abbiamo raggiunto una resistenza del foglio di 13Ω / sq e una trasmissione corrispondente a 700nm del 90% “, hanno concluso i ricercatori. “In secondo luogo, abbiamo utilizzato una matrice polimerica flessibile nel composito per un condensatore flessibile stampato in 3D.

“La capacità di circa 7 pF concorda bene con il valore stimato di circa 5 pF. La nostra caratterizzazione coinvolge GISAXS, che consente lo studio di nanostrutture e interfacce incorporate con elevata rilevanza statistica. Ciò dimostra che GISAXS può sviluppare ulteriormente un’eccellente tecnica per lo studio di nanostrutture incorporate in film stampati in 3D e tecnicamente rilevanti. “

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