北卡罗莱纳州立大学:印刷含银纳米线集成电路的新技术

前两幅图像显示的为印刷的银纳米线的图案：（顶部图）高分辨率的马蹄形银纳米线，（中部图）皮亚诺曲线型银纳米线。该印刷技术被用来制造一个包含内部加热器的原型手套；底部是可穿戴加热器通过开关循环的红外图像。图片来源: Yong Zhu.

北卡罗莱纳州立大学的研究人员开发出了一种新技术，从而他们可以使用银纳米线在柔性可拉伸基材上印刷电路。有了这种技术上的进步，对于科学家们以前关于将银纳米线集成到各种电子器件中的设想来说，不再是天方夜谭。本研究对于柔性可延展电路的制备提供了一条新的思路, 具有重要的意义。

银纳米线凭借自身的柔韧性、拉伸性和导电性等优异性能，近年来已经引起了人们很大的研究兴趣。人们已经将其应用在许多领域中，从假肢装置到可穿戴健康传感器都有其身影。虽然理论验证实验很有希望，但如何印刷出含银纳米线的高度集成电路却面临着巨大的挑战。

银纳米粒子可以用于印刷电路，但是与银纳米线印刷的电路相比，其产生的电路导电性不仅很低，而且很脆。然而，传统的印刷电路技术并不是很适合银纳米线的印刷，其不能很好地工作，因为银纳米线会经常堵塞印刷喷嘴。

“我们改进的这种方法使用的是电流体动力学印刷，它依靠静电力从喷嘴喷出油墨并将其吸附到基材上的适当位置。这种方法使我们能够使用非常宽的喷嘴，宽喷嘴避免了堵塞，同时还保留了非常好的打印分辨率。”Jingyan Dong（Nanoscale工作论文的共同通信作者，兼北卡罗来纳州立大学工业与系统工程系助理教授）说。

“由于我们的’墨水’由含有银纳米线的溶剂组成，通常其长度超过20μm长，因此得到的电路可满足人们对于导电性、柔韧性和可拉伸性的需求，”北卡罗来纳州立大学机械工程教授Yong Zhu（相关论文作者之一）说。

“此外，我们使用的溶剂都是无毒且是水溶性的，”Zheng Cui（北卡罗来纳州立大学博士生，该论文的第一作者）说，“一旦电路被打印出来，我们所使用的溶剂可以很轻易的被洗掉。而且，打印区域的大小仅受打印机尺寸的限制，这意味着该技术可以轻松扩展到其他应用领域。”

研究人员已经使用这项新技术创造出了利用银纳米线电路的原型，其中包括一个带有内部加热器的手套和一个用于心电图的可穿戴电极。对于这项具有发展前景的新技术，北卡罗来纳州立大学的科研人员已经提交了相关内容的临时专利。

“鉴于该技术的效率、直接写入能力和可扩展性，我们对此持乐观态度。我们认为该技术可以用来推动使用银纳米线的柔性可拉伸电子器件的发展，从制造的角度使这些器件具有实用性。”Yong Zhu说。

原文来自materialstoday

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