Un gruppo di ricerca del Korea Electrotechnology Research Institute (KERI), coordinato dal Dott. Seol Seung-kwon, ha messo a punto un metodo innovativo per la produzione additiva di microstrutture ad alta risoluzione utilizzando il materiale MXene. Si tratta di un nanomateriale bidimensionale, formato da strati alternati di metallo e carbonio, noto per la sua elevata conduttività elettrica e per le proprietà di schermatura elettromagnetica. Scoperto nel 2011 negli Stati Uniti, il MXene è oggetto di crescente interesse per applicazioni nei settori dell’elettronica e dell’accumulo energetico.
Una nuova via per lavorare il MXene tramite stampa 3D
Finora, la stampa 3D di questo materiale ha incontrato diverse difficoltà, poiché i metodi tradizionali richiedono l’uso di leganti chimici che tendono a compromettere le proprietà intrinseche del materiale. Per superare questo ostacolo, il team KERI ha sviluppato un processo di stampa basato sull’effetto menisco.
Il principio si fonda sulla formazione controllata di una goccia di liquido sotto pressione costante, che rimane stabile grazie alle forze capillari. Grazie a un inchiostro a base d’acqua contenente MXene, il materiale può essere stampato senza l’aggiunta di leganti. Durante la stampa, l’evaporazione dell’acqua dalla superficie favorisce l’adesione delle nanoparticelle, che si aggregano grazie alle forze di van der Waals, dando origine a microstrutture conduttive e stabili.
Risoluzione e precisione migliorate
Il nuovo metodo raggiunge una risoluzione di stampa pari a 1,3 micrometri, ovvero circa 270 volte più precisa rispetto ai sistemi convenzionali. Questo risultato consente di realizzare componenti elettronici più piccoli e più performanti. In ambito energetico, ad esempio, una struttura superficiale più articolata può favorire lo scambio ionico, aumentando la densità energetica dei dispositivi. Per quanto riguarda la schermatura elettromagnetica, la microstrutturazione del materiale migliora la capacità di assorbimento e riflessione dei segnali. Anche nel settore dei sensori si intravedono nuove opportunità, poiché la maggiore risoluzione consente una sensibilità più elevata.
Controllo del processo senza additivi
Il Dott. Seol Seung-kwon ha sottolineato che il team ha dedicato particolare attenzione alla regolazione della concentrazione dell’inchiostro MXene e all’analisi dei parametri critici del processo di stampa. Il risultato è un metodo che permette di realizzare microstrutture 3D ad alta precisione e resistenza, sfruttando appieno le caratteristiche del materiale senza necessità di additivi o trattamenti post-stampa.
