Satu pasukan penyelidik dari North Carolina State University (NC State) telah membangunkan satu kaedah untuk membuat fleksibel, elektronik boleh diperbaiki yang mampu penyembuhan diri dengan mencetak langsung litar logam.
Teknik ini boleh digunakan dengan sistem pembuatan sedia ada yang memerlukan teknologi percetakan langsung, dan boleh digunakan dengan pelbagai logam dan substrat.
Kertas, "Electrohydrodynamic (EHD) Percetakan Dakwat Logam Molten untuk Konduktor Fleksibel dan Stretchable dengan Keupayaan Sendiri Penyembuhan," diterbitkan dalam jurnal Teknologi Bahan Lanjutan.
Penulis utama kajian ini ialah Yiwei Han, seorang Ph.D. pelajar di NC State.
"Kaedah percetakan tradisional untuk elektronik fleksibel mempunyai banyak batasan dalam kos bahan, kekonduksian ciri-ciri bercetak, dan resolusi percetakan," katanya Jingyan Dong, profesor bersekutu di NC State's Edward P. Fitts Jabatan Kejuruteraan Perindustrian & Sistem, dan pengarang yang sesuai. "Dalam penyelidikan ini, kami mengkaji pendekatan pencetakan EHD untuk mencapai pencetakan resolusi tinggi aloi logam untuk pembuatan langsung konduktor logam murah."
Pendekatan kos rendah penyelidik harus menawarkan cara yang efisien untuk membuat litar resolusi tinggi yang boleh dilaksanakan ke peranti komersial, kata Dong dalam satu kenyataan.
Walaupun teknik percetakan EHD tradisional menggunakan dakwat, pendekatan baru pasukan menggunakan aloi logam cair yang boleh mencairkan suhu serendah 60 darjah Celcius. Dalam kajian mereka, para penyelidik menunjukkan teknik mereka dengan mencetak secara langsung tiga aloi logam berlainan pada empat substrat. Satu substrat diperbuat daripada kaca, satu kertas, dan dua polimer yang boleh diperbaharui.
"Konduktor logam microscale yang dicetak EHD mewakili cara yang menjanjikan untuk menghasilkan laluan konduktif dengan kekonduksian logam dan fleksibiliti dan daya tarikan yang sangat baik," kata Dong.
Selepas menguji ketahanan litar pada substrat polimer dengan membongkok mereka kali 1,000, para penyelidik mendapati bahawa kekonduksiannya tidak terjejas. Mereka terus menguji ketahanan litar dengan meregangkannya ke ketegangan tegangan 70, dan litar masih terbukti stabil elektrik.
Paling penting, sekiranya litar tersebut rosak, para penyelidik mendapati bahawa litar adalah penyembuhan diri.
"Memandangkan titik lebur rendah dakwat aloi logam, litar logam bercetak boleh diperolehi semula daripada kegagalan hanya dengan memanaskan peranti di atas suhu eutektik dakwat logam untuk membuat aliran logam kembali bersama-sama," kata Dong.
"Dengan kekonduksian mereka yang baik, keupayaan penyambungan, penyembuhan diri sendiri, dan keupayaan menulis langsung resolusi tinggi, konduktor logam yang dicetak EHD boleh digunakan dalam aplikasi luas dalam alat elektronik, sensor boleh pakai dan peranti komunikasi," katanya.
Dengan menggunakan teknik mereka, para penyelidik telah membangunkan sensor sentuhan berkepadatan tinggi yang mampu memasang pelbagai 400-pixel menjadi satu sentimeter persegi.
"Sentuhan sensor atau panel sentuhan akan menjadi peranti atau sensor input penting bagi banyak keadaan seni elektronik," kata Dong. "Dengan keupayaan corak langsung secara resolusi daripada percetakan EHD, resolusi sensor sentuh tinggi dan kepadatan berkepadatan tinggi boleh dibuat dengan memberikan resolusi penderiaan lebih baik daripada pendekatan percetakan tradisional."
Para penyelidik seterusnya merancang untuk menentukan keupayaan percetakan logam dalam aplikasi dengan elektronik, sensor boleh pakai, dan peranti komunikasi.
