آب جایگزین مواد شیمیایی خطرناک در ساخت قطعات الکترونیکی شد - تعطیلات رو

یکی از چالش های غالب پیش روی هر فراورینماینده قطعات الکترونیک، چیدن لایه هایی از اجزای سازنده روی هم است که برای ساخت دستگاه های پیچیده بسیار مهم است. تجمیع این لایه ها می تواند یک فرایند ناامید نماینده به خصوص برای الکترونیک چاپ شده باشد.

هارون فرانکلین، استاد مهندسی برق و کامپیوتر در دوک، که رهبری این مطالعه را بر عهده داشت، می گوید: اگر شما کره بادام زمینی و مربا را به صورت ساندویچ آماده کنید، قرار دادن یک لایه از این مواد روی هر یک از نان ها آسان است. اما اگر اول مربا را روی نان بمالید و سپس سعی کنید کره بادام زمینی را روی آن پخش کنید، کار سخت می گردد، زیرا مربا با کره بادام زمینی در هم می آمیزد. قرار دادن لایه ها بر روی یکدیگر کار آسانی نیست. اگر می خواهید دستگاه های الکترونیکی را با چاپ بسازید، باید آن را انجام دهید.

در کار قبلی، فرانکلین و گروهش اولین الکترونیک چاپی کاملاً قابل بازیافت را ایجاد کردند. این دستگاه ها از سه جوهر مبتنی بر کربن استفاده می کردند: نانولوله کربنی نیمه هادی، گرافن رسانا و نانوسلولوز عایق. در کوشش برای تطبیق این فرآیند با آب، نانولوله های کربنی بزرگترین چالش بودند.

برای تهیه یک جوهر مبتنی بر آب که در آن نانولوله های کربنی به هم نچسبند و به طور مساوی روی یک سطح پخش شوند، یک سورفاکتانت مشابه مواد شوینده باید به سیستم اضافه گردد. با این حال، در جوهر حاصل، لایه نانولوله های کربنی به اندازه کافی متراکم نیست تا جریان زیادی از الکترون ها از آن عبور نمایند.

این امر به این علت است که سورفاکتانت که برای جلوگیری از جمع شدن نانولوله های کربنی استفاده می گردد، از چسبیدن لایه های اضافی جلوگیری می نمایند. در یک فرآیند فراوری سنتی، این سورفاکتانت ها با استفاده از دمای بسیار بالا، که انرژی زیادی می گیرد یا مواد شیمیایی، که می تواند خطرات سلامت انسان و محیطی را ایجاد کند، حذف می شوند. فرانکلین و گروهش می خواستند از هر دو این مسائل جلوگیری نمایند.

در این پروژه فرانکلین و گروهش یک فرآیند چرخه ای را توسعه دادند که در آن دستگاه با آب شسته می گردد، در گرمای نسبتاً کم خشک می گردد و دوباره روی آن چاپ انجام می گردد. هنگامی که اندازه سورفاکتانت مورد استفاده در جوهر نیز تنظیم گردد، محققان نشان می دهند که جوهرها و فرآیندهای آن ها می توانند ترانزیستورهای کاملاً کاربردی، کاملاً قابل بازیافت و کاملاً مبتنی بر آب ایجاد نمایند.