😢 Проблема: при производстве электроники несколько слоёв различных компонентов размещают один на другом, склеивая их между собой для прочности конструкции. Клейкость особенно важна в производстве электроники, которую создают при помощи печати, например тонкоплёночных резисторов и транзисторов.
Когда одни компоненты печатают поверх других, нужно, чтобы предыдущий слой оставался на месте и не смешивался со следующим. Если провести параллель с приготовлением многослойного бутерброда, это как сначала намазать на хлеб сливочное масло, а сверху намазать паштет. Их никак не получится нанести отдельными слоями, чтобы они не содержали частицы других слоёв.
Чтобы компоненты печатной электроники оставались на месте и не смешивались, в чернила добавляют химические вещества с клеящими свойствами. Но такие химические вещества очень токсичны и наносят вред не только природе, но и здоровью человека.
😎 Решение: заменить клеящие химикаты в чернилах для электроники водой.
🤔 Как работает: для печати используют три типа чернил на основе углерода — полупроводниковые углеродные нанотрубки, проводящий графен и наноцеллюлозу в качестве изолирующего вещества. С графеном и целлюлозой проблем не было с самого начала, а вот углеродные нанотрубки никак не удавалось печатать словно спагетти альденте, которые разбросаны по плоской поверхности. Они скорее были похожи на спагетти, которые взяли по одному и бросили на стену, проверяя готовность.
Чтобы углеродные нанотрубки не слипались и равномерно распределялись по поверхности, добавляют поверхностно-активное вещество, похожее на моющее средство. После нанесения одного слоя устройство промывают водой, высушивают при относительно низкой температуре, а затем печатают новый слой поверх готового. За счёт этого создаётся достаточно плотный слой углеродных нанотрубок, чтобы по нему мог проходить сильный ток электронов.
📺 Посмотреть:
🤨 И что? Так можно печатать полностью функциональные и при этом полностью перерабатываемые резисторы и транзисторы на водной основе. Способ также подойдёт для производства других электронных устройств, например экранов и дисплеев — их задняя сторона состоит из тонкоплёночных транзисторов. После того как устройство отслужит свой срок, его компоненты можно будет использовать повторно. При этом не образуются электронные отходы, и в окружающую среду не попадут токсичные химикаты. Сейчас количество электроники стремительно растёт, в том числе из-за перехода на новые технологии и развития интернета вещей. Так что для природы будет хорошо, даже если отходы из электроники сократятся хотя бы немного.
🧑💻 Кто: исследователи Университета Дьюк, США.
Источники: inceptivemind.com и pubs.acs.org
