Nuova tecnica per la stampa di circuiti a film sottile di ossido metallico a temperatura ambiente
Università Statale della Carolina del Nord
Un team di ricercatori ha sviluppato una tecnica innovativa per stampare sottili pellicole di ossidi metallici a temperatura ambiente, dimostrando il suo potenziale attraverso la creazione di circuiti flessibili e trasparenti su polimeri. Questa scoperta potrebbe rivoluzionare la produzione di dispositivi elettronici, rendendo possibile la stampa di circuiti su materiali flessibili, mantenendo robustezza e prestazioni elevate anche ad alte temperature.
Una svolta nella produzione di ossidi metallici
Tradizionalmente, la creazione di ossidi metallici utilizzabili nell’elettronica richiede l’uso di apparecchiature specializzate che operano a temperature elevate, risultando in processi lenti e costosi. Michael Dickey, professore di ingegneria chimica e biomolecolare presso la North Carolina State University, ha spiegato che l’obiettivo era sviluppare una tecnica che permettesse di creare e depositare film sottili di ossido metallico a temperatura ambiente, con un processo simile alla stampa.
Gli ossidi metallici, presenti in quasi tutti i dispositivi elettronici, sono materiali essenziali, spesso utilizzati per le loro proprietà conduttive e trasparenti, fondamentali in applicazioni come gli schermi touch dei dispositivi mobili.
Il processo innovativo
Il team ha ideato un metodo per separare l’ossido metallico da un menisco di metallo liquido. Un menisco è la superficie curva di un liquido in un tubo, e nel caso dei metalli liquidi, questa superficie è ricoperta da una pellicola di ossido metallico che si forma a contatto con l’aria. Utilizzando vetrini da microscopio come supporto e il metallo liquido come inchiostro, i ricercatori hanno creato un processo in cui l’ossido di metallo si stacca dal menisco e si deposita sulla superficie desiderata, formando un film sottile a due strati di circa 4 nm di spessore.
Risultati e applicazioni future
La tecnica è stata testata con diversi metalli liquidi e leghe, permettendo di ottenere film sottili con composizioni variabili. Le pellicole prodotte sono risultate trasparenti e altamente conduttive, un risultato sorprendente che apre nuove possibilità per l’uso di ossidi metallici in applicazioni elettroniche flessibili e trasparenti. Ad esempio, l’introduzione di una piccola quantità di oro nella pellicola ha migliorato la stabilità delle proprietà conduttive nel tempo, mantenendo la trasparenza del materiale.
Le pellicole hanno dimostrato di mantenere le loro proprietà conduttive anche ad alte temperature, con pellicole di 4 nanometri di spessore che restano conduttive fino a quasi 600 gradi Celsius, e pellicole di 12 nanometri che mantengono la conduttività fino ad almeno 800 gradi Celsius.
Inoltre, i circuiti stampati su polimeri hanno mostrato un’elevata flessibilità, mantenendo la loro integrità anche dopo essere stati piegati 40.000 volte. I ricercatori sono anche riusciti a trasferire questi film su superfici non convenzionali, come le foglie, suggerendo potenziali applicazioni in ambienti naturali o difficili.
Collaborazioni e prospettive
Il team sta preservando la proprietà intellettuale di questa tecnica ed è aperto a collaborazioni con partner industriali per esplorarne le possibili applicazioni. La tecnica è descritta in dettaglio nell’articolo “Ambient Printing of Native Oxides for Ultrathin Transparent Flexible Circuit Boards”, pubblicato sulla rivista Science.
Questo lavoro è stato supportato dalla National Research Foundation of Korea, finanziato dal Ministero della Scienza, e rappresenta un importante passo avanti nel campo della stampa di circuiti flessibili e trasparenti, con possibili implicazioni per lo sviluppo di nuove tecnologie elettroniche.
