Doorbraak: wetenschappers ontwikkelen eerste printbare kwaliteitselektronica ooit

Share Button

Je nieuwe elektronica gewoon downloaden en uitprinten is nu mogelijk geworden. Zonder dat er een gram metaal aan te pas komt, dankzij een doorbraak bereikt aan de vooraanstaande Engelse universiteit Cambridge.

Elektronica uit de printer
Het begon met drukken, ooit nog het domein van de weinige bedrijven met een offsetdrukpers. Nu voor de meesten mogelijk met een eigen inkjetprinter. Ook 3D printing wordt steeds populairder. Geen wonder. Een 3D printer kan een voorwerp laag voor laag afdrukken. Ideaal voor het maken van prototypes uiteraard. Niet voor niets maken industrieel ontwerpers hier veel gebruik van, maar je kan er ook andere dingen mee doen. Bonbons printen met chocolade, bijvoorbeeld. Ook elektronica kan je printen met speciale elektrisch geleidende inkt. Deze bevat geleidende polymeren, een soort plastic. Dat zonder een miljarden kostende fabriek.

Grafeen verstopte de printerkop
Er is alleen wel een probleem. Geprinte elektronica is veel slechter dan elektronica op basis van silicium, omdat het materiaal minder goed geleidt. Dat wil zeggen: tot nu toe, want Andrea Ferrari en zijn collega’s van Cambridge zijn er nu voor het eerst in geslaagd de geleidende polymeren te vervangen en/of te versterken met grafeen. Grafeen, een soort kippengaas van koolstofatomen waaruit grafiet bestaat, geleidt ongeveer even goed als metalen. Kortom: het ideale materiaal voor printbare elektronica. Helaas is het door hun vorm nogal moeilijk om vlokjes grafeen door een printkop te persen. Grafeen is een onregelmatig mengsel van kleine en grote vlokken. Grote vlokken verstoppen de printkop en, een groter probleem, verhinderen dat er kleine, regelmatige druppeltjes worden gevormd.

Eerste bruikbare grafeeninkt overtreft nu al bestaande elektronische inkten
Ferrari en zijn collega’s zijn er in geslaagd dit probleem op te lossen. Hierbij pellen ze met ultrageluid (in vaktaal: sonicatie) laagjes grafeen af van een blok grafiet en filteren ze, zodat de grootste stukken niet meer de printkop kunnen verstoppen. Vervolgens lossen ze de vlokken op in het oplosmiddel N-Methylpyrrolidone, of NMP, dat het beruchte koffieringeffect tegengaat. Bij het kofffieringeffect hoopt de inkt zich aan de rand op. Niet erg handig als je gevoelige elektronica print. Ook prettig is dat NMP niet erg giftig is. Als laatste stap werd de NMP met opgeloste grafeenvlokken in een printkop geplaatst. De onderzoekers printten een aantal circuits en dunne-film transistors.

Nu al blijkt de grafeen-inkt iets beter te scoren dan bestaande inkt. Let wel: dit is nog niet een uitontwikkeld product, dus reken maar dat dit nog veel beter gaat worden. Dit opent vooruitzichten naar volledig geprinte, flexibele en doorzichtige grafeen-gebaseerde apparaten op willekeurige ondergrond, aldus besluit Ferrari zijn artikel. Kan je straks in een printshop je grafeenkop laten bijvullen om dat heftige Bhutanese ontwerp voor een meditatielamp uit te printen? Dit kans zit er terdege in.

Bron
Andrea Ferrari et al, Ink-Jet Printed Graphene Electronics, ArXiv pre-print archive, 2011

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

8 reacties

  1. Frank schreef:

    Stel je een situatie voor waarbij de aanwezigheid van onfeilbaar werkende elektronica van levensbelang is en er geen mogelijkheid bestaat een defekte printplaat te laten vervangen, dan is deze uitvinding het ei van Columbus.
    Denk aan een toekomstige bemande missie naar Mars of een andere planeet.
    Je bent weken, maanden of zelfs jaren onderweg zonder bevoorrading.

  2. Germen schreef:

    @Frank
    Reken maar, het belang van deze uitvinding is denk ik moeilijk te overschatten. Metalen worden ook veel minder nodig dan nu.

  3. Frank schreef:

    @ Germen,

    Mijn voorbeeld was het eerste wat me te binnen schoot.
    Maar er zullen ontelbaar veel toepassingsmogelijkheden zijn voor deze techniek.
    Waar denk jij aan?

    • Germen schreef:

      Frank, het meest voor de hand liggend is denk ik dat je elektronica kan downloaden en uitprinten. Maar het gaat verder. je kan ook je eigen apparaten bedenken en uitprinten. Er ontstaat een hele community van open source hackers die handige apparatuur uitvinden en onderhouden net zoals nu met software. De gevestigde orde kan dit helaas gaan verzieken met patenten, dus daarom moeten we er alles aan doen de patentwetgeving te laten verdwijnen. Jouw idee is ook heel goed, zo hoef je alleen maar een printer met voldoende inkt mee te sturen met astronauten.

  4. Waar ik aan denk, hoop dat we snel een authentiek lekker wijf kunnen downloaden

  5. Bart schreef:

    Bastiaan, de site heet visionair voor een reden. Je hele opmerking gaat nergens over aangezien iets downloaden altijd een kopie is en dus nooit authentiek kan zijn. Om over het puberale niveau nog maar te zwijgen natuurlijk.

    Ik denk dat deze techniek, in combinatie met 3d printers, ervoor gaat zorgen dat er een hele grote nieuwe markt gaat ontstaan. Een soort netwerk van mensen die gratis producten ontwerpen en delen. Dit kan een groot probleem gaan worden voor producenten. Van de ene kant juich ik het wel toe maar van de andere kant kan dit wel vooruitgang tegen gaan houden omdat het vooral de grote bedrijven zijn die veel investering in research en development. Iets waar particulieren niet de middelen toe hebben omdat die simpelweg te groot / duur / ingewikkeld zijn.

  6. Bart schreef:

    Opzicht levert het misschien wel innovatieve nieuwe concepten op maar feit blijft dat wetenschappers vaak niet de middelen hebben. Misschien zijn deze technieken wel weer te gebruiken om gemakkelijker aan die middelen te komen.

    Ook zou de ‘sharemarkt’ hier in kunnen gaan voorzien. Ik bedoel dan dat er bijvoorbeeld computernetwerken in de community ontstaan die hun processortijd en andere resources met elkaar delen.

    Hoe het ook zal zijn, dat gaat de wereld zoals wij die kennen totaal veranderen, dus een erg interessante ontwikkeling.

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger