Fotografie di miscele colloidali essiccate di particelle di polistirene (diametro 1,4 µm) e fibre di cellulosa (diametro ca. 20 nm, lunghezza ca. 1 µm). La concentrazione di polistirene è fissata allo 0,1% in peso, e quello della cellulosa è 0 (a), 0,01 (b) e 0,1% in peso (c). Credito:Istituto Nazionale per la Scienza dei Materiali
L'essiccazione è una parte importante della stampa di parole ed elettronica. Le particelle sospese nel liquido vengono applicate su una superficie e il liquido evapora lasciando le particelle dietro. Molte volte, le particelle si asciugano in modo non uniforme a causa del cosiddetto "effetto anello di caffè". Proprio come quando il caffè versato si asciuga e lascia un anello vuoto, le particelle tendono a spostarsi verso l'esterno della gocciolina di liquido. Questo è un problema, in particolare per l'elettronica stampata, che richiedono l'applicazione uniforme di un liquido per le massime prestazioni.
Le nanofibre di cellulosa offrono una soluzione ecologica ed efficace a questo problema, spiegano i ricercatori giapponesi in un articolo recentemente pubblicato su Scienza e tecnologia dei materiali avanzati .
I ricercatori hanno testato tre diverse concentrazioni di nanofibre di cellulosa aggiunte a una soluzione con particelle sospese. Hanno anche provato ad aumentare la concentrazione di particelle in una soluzione senza nanofibre aggiunte. Hanno fotografato il processo di essiccazione al microscopio nel tempo.
Le soluzioni con nanofibre si sono asciugate molto più uniformemente di quelle senza. Invece di un anello vuoto, le particelle condensate in un punto solido, leggermente restringendosi di dimensioni man mano che il liquido evaporava. Anche le particelle nelle miscele con le nanofibre si sono mosse a un ritmo costante. Non c'è stata alcuna corsa finale verso la periferia come è stato osservato nelle soluzioni senza nanofibre.
I ricercatori concludono che le nanofibre di cellulosa possono migliorare il processo di essiccazione ed evitare problemi derivanti da un'essiccazione irregolare, come il degrado dei rivestimenti di vernice, chiarezza dei caratteri stampati su carta, e conducibilità dell'elettronica stampata.
Una volta che la soluzione si asciuga, le nanofibre vengono lasciate insieme alle particelle desiderate. Il modo in cui le nanofibre ostacolano o avvantaggiano le prestazioni dei materiali è un argomento per ulteriori ricerche.
"L'aggiunta di nanofibre di cellulosa può alterare la resistività elettrica dei fili conduttivi nell'elettronica stampata, ma la regolazione fine della concentrazione potrebbe essere sfruttata per il controllo della resistività elettrica stessa, " scrive il gruppo di ricerca dell'Università di agricoltura e tecnologia di Tokyo, e Università di Nagoya.