Queste sono immagini al microscopio elettronico a trasmissione a scansione in campo chiaro (BF), mappature elementari composte (Compo), e illustrazioni di nanoparticelle in lega di Cu contenenti il 30% di Ni prima e dopo il trattamento di ossidazione a 85 °C e l'85% di umidità relativa. Credito:COPYRIGHT (C) 2016 Toyohashi University of Technology.
Un ricercatore di Toyohashi Tech, in collaborazione con ricercatori della Duke University, ha inventato un metodo di produzione per nanoparticelle in lega di rame resistenti all'ossidazione per l'elettronica stampata. Queste nuove nanoparticelle sono state prodotte con un metodo di "esplosione del filo" ecologico ed economico. Questa invenzione amplierà la gamma di applicazioni dell'elettronica stampata.
L'"elettronica stampata" ha il potenziale per consentire la fabbricazione a basso costo di elettronica su superfici flessibili o curve, che porterà all'utilizzo dell'elettronica in applicazioni più svariate. In futuro saremo in grado di fabbricare telefoni cellulari o orologi intelligenti fatti in casa utilizzando una stampante. Però, le basse prestazioni e l'alto costo degli attuali inchiostri conduttivi limitano il progresso dell'elettronica stampata.
Ora, i ricercatori della Toyohashi Tech e della Duke University hanno trovato un modo per produrre nuove nanoparticelle in lega di rame, che può essere utilizzato come componente principale di inchiostri conduttivi economici con elevata resistenza all'ossidazione. I ricercatori hanno fatto esplodere elettricamente leghe o fili metallici attorcigliati in acqua con un agente riducente delicato (vitamina C) per produrre le nanoparticelle. La riduzione della conducibilità è stata successivamente misurata in condizioni gravose (alta temperatura e alta umidità).
L'assistente professore Go Kawamura in discussione con il suo studente. Credito:COPYRIGHT (C) 2016 Toyohashi University of Technology.
"Abbiamo lavorato allo sviluppo di un metodo di "esplosione del filo" per produrre nuove nanoparticelle metalliche. Quindi, abbiamo scoperto che alcune delle nanoparticelle in lega di rame prodotte possedevano sia un'elevata resistenza all'ossidazione che una bassa resistenza elettrica, " spiega l'assistente professore Go Kawamura. "Inoltre, le nanoparticelle hanno il vantaggio di essere poco costose perché il processo di produzione è molto economico e rispettoso dell'ambiente."
Di conseguenza, nanoparticelle di rame legate con l'1% di Sn, 5% Ag, 5% Ni, oppure il 30% di Ni aveva conducibilità elettriche simili a quelle del rame; però, a differenza del rame, le nanoparticelle sono rimaste conduttive dopo 24 ore a 85 °C e 85% di umidità relativa. Con un ulteriore miglioramento della conducibilità elettrica e della resistenza all'ossidazione, le nanoparticelle di lega di rame preparate dall'esplosione del filo potrebbero essere utilizzate per la produzione di inchiostri conduttivi a prezzi accessibili ad alte prestazioni, che contribuirà al progresso dell'elettronica stampata. I ricercatori sperano anche che questo lavoro motivi ulteriori studi sulla combinazione dell'esplosione del filo con la modifica chimica del mezzo di esplosione per controllare la composizione e la chimica superficiale delle nanoparticelle.
