Il vero elettrodo per stampa a trasferimento che utilizza idrogel e inchiostro nano prodotto da Hyunjung Yi del Post-Silicon Semiconductor Institute del KIST. Credito:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Al Korea Institute of Science and Technology, La dott.ssa Hyunjung Yi del Post-Silicon Semiconductor Institute e il suo team di ricerca hanno sviluppato una tecnologia di stampa a trasferimento che utilizza idrogel e inchiostro nano per creare sensori ad alte prestazioni su substrati flessibili di diverse forme e strutture.
Con la popolarità dei dispositivi indossabili, inclusi smartwatch e cinturini per il fitness che sono attaccati direttamente alla pelle, cresce la richiesta di tecnologie che consentano la produzione di sensori ad alte prestazioni su superfici di varia forma e tipologia.
La stampa transfer funziona in modo simile a quello di un adesivo per tatuaggi:incollare l'adesivo del tatuaggio sulla pelle e quindi rimuovere il supporto di carta lascia un'immagine sulla pelle. Il processo di nuova concezione crea una struttura su una superficie e poi la trasferisce su un'altra in modo simile. Il vantaggio più notevole di questo processo è che evita in gran parte le difficoltà legate alla creazione di dispositivi direttamente su substrati che sono termicamente e/o chimicamente sensibili, ecco perché la stampa transfer è ampiamente utilizzata per la produzione di dispositivi flessibili. D'altra parte, lo svantaggio principale degli attuali processi di stampa transfer è che di solito possono essere utilizzati solo per substrati con superfici piane.
Trasferisce facilmente gli elettrodi sopra l'idrogel (in basso) alla pellicola in PET (in alto) con la tecnologia di stampa a trasferimento sviluppata da un ricercatore di Post-Silicon Semiconductor di KIST. Credito:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Il team KIST ha superato queste limitazioni sviluppando un processo di stampa transfer semplice e facile che consente la creazione di stampe ad alte prestazioni, sensori flessibili su superfici topografiche con caratteristiche e trame diverse.
Utilizzando la natura porosa e idrofila degli idrogel, il team KIST ha stampato a getto d'inchiostro un nano inchiostro a base di soluzione acquosa su uno strato di idrogel, che è stato solidificato su una superficie topografica. Il tensioattivo e l'acqua nel nano inchiostro sono passati rapidamente attraverso la struttura porosa dell'idrogel, lasciando solo il nanomateriale idrofobo che rimane sulla superficie:le particelle hanno una lunghezza maggiore del diametro dei fori nell'idrogel.
La quantità di inchiostro nano utilizzato per questo processo di stampa era molto piccola, consentendo la rapida formazione degli elettrodi. Inoltre, le prestazioni elettriche degli elettrodi sono state eccezionali grazie agli elevati livelli di purezza e uniformità delle nanoreti risultanti. Anche, a causa della natura idrofoba del nanomateriale, c'era un grado estremamente basso di interazione tra esso e l'idrogel, consentendo il facile trasferimento degli elettrodi su diverse superfici topografiche.
Con la tecnologia di stampa a trasferimento sviluppata dal ricercatore di Post-Silicon Semiconductor di KIST, stanno conducendo esperimenti per rilevare i movimenti delle dita implementando sensori ad alte prestazioni sopra i guanti sperimentali. Credito:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
La tecnologia T per il trasferimento di nanoreti tramite un metodo che solidifica un fluido elastomerico modellabile su una superficie di idrogel consente la facile creazione di elettrodi flessibili, anche su supporti con superfici ruvide. Il team ha trasferito i nanoelettrodi direttamente su un guanto per creare un sensore modificato in grado di rilevare immediatamente i movimenti delle dita. Ha inoltre creato un flessibile, sensore di pressione ad alte prestazioni in grado di misurare il polso al polso.
Yi ha detto, "Il risultato di questo studio è un metodo nuovo e facile per creare soluzioni flessibili, sensori ad alte prestazioni su superfici con caratteristiche e strutture diverse. Ci aspettiamo che questo studio venga utilizzato nelle molte aree che richiedono l'applicazione di materiali ad alte prestazioni su substrati flessibili e/o non tradizionali, compresa la sanità digitale, interfacce uomo-macchina intelligenti, ingegneria medica, e materiali elettrici di nuova generazione."
