新型墨水和普通笔,绘制可工作的电路

银基墨水,从圆珠笔中流出,绘制为灯供电的电路

man soldering a circuit

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想把一些节日彩灯串起来?或者测试一个电路的想法?一种新型的弹性银墨水可以让用户用普通的圆珠笔在墙壁和纸张上快速绘制电路和布线(ACS Nano,2015,DOI:10.1021/acsnano.5b05082)。

这种墨水由银盐和粘合橡胶制成,可以粘附在各种表面上,并且即使重复弯曲,产生的电路仍保持导电性。如果线路断开,重新描绘线条就可以修复。“这是一种制作手绘可拉伸电路的非常简单的方法,” 西安大略大学机械与材料工程教授 Jun Yang 说。“你可以很容易地制作可穿戴电子产品,”他说。“只需手绘一个电路,就可以制作一件个性化的 T 恤。”

导电银墨水已经上市几年了,并被用于印刷柔性电路。但这些墨水不适合用于钢笔,因为它们是由银纳米颗粒制成的,这些颗粒容易聚集并堵塞笔尖,Yang 说。其他研究人员已经报道了使用银纳米颗粒基墨水的笔写电路。但这些墨水也会随着时间的推移而堵塞,或者仅在特定的基材上起作用。此外,它们不会产生可拉伸的布线。


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Yang 和他的同事通过将三氟乙酸银盐和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)橡胶粘合剂混合到丁酮溶剂中,配制了一种不含纳米颗粒的墨水。他们还添加了少量添加剂溶剂,如二甲基乙酰胺,以提高墨水的流动性。

该团队使用装满墨水的圆珠笔在各种基材(如纸张、塑料和可拉伸的 SIS 薄膜)上绘制线条。一旦墨水干燥,他们在线条上刷上一层甲醛和氢氧化钠的溶液,将银盐还原为金属银纳米颗粒,使墨水导电。线条必须多次描绘和还原才能具有良好的导电性。在光滑的表面(如塑料)上书写时,导电性更强。

作为演示,研究人员制作了一个由 14 个 LED 灯组成的爱心形灯串,这些灯用笔迹连接。即使橡胶基材弯曲、扭曲和拉伸,灯仍然亮着。

Yang 说,这个概念可以用来制作含有其他金属(如铜)的墨水。研究人员成立了一家初创公司 Nectro,以制造和销售一种双头笔,其中一端是书写笔尖,另一端是擦除笔尖,其中含有墨水,允许用户纠正错误并重新绘制电路。

密歇根大学化学工程教授 Nicholas A. Kotov 说,手绘电路的简单性在技术上很有吸引力。与之前制作手绘电路的努力相比,这项工作的新颖之处在于书写后将液体墨水转化为固体、基于纳米颗粒的导体,他说。“这项技术对不堵塞的圆珠笔的适应性非常显著。”

本文经 《化学与工程新闻》 (©美国化学学会)许可转载。该文章于2015年12月18日首次发表

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