Materiały 2D o nowatorskiej konstrukcji umożliwiają tworzenie bardziej stabilnych tuszy elektronicznych
Tusze elektroniczne będą ważnym ogniwem w łańcuchu wydarzeń prowadzącym do zaistnienia urządzeń elektronicznych we wszelkiego rodzaju przedmiotach użytku codziennego: od odzieży po książki, a nawet opakowania żywności. Po osiągnięciu pełnego potencjału, tusze te powinny wyeliminować większość ograniczeń technicznych i projektowych przy jednoczesnym obniżeniu kosztów produkcji. Mogłyby być doskonałym wsparciem dla nowych materiałów 2D, gdyby nie kilka trudności związanych z ich przygotowywaniem. Tusze elektroniczne składają się zazwyczaj z rozproszonych materiałów elektronicznych, a w przypadku materiałów 2D, także z licznych dodatków. Ale jest pewien haczyk: o ile ich przygotowanie wymaga materiałów elektronicznych o wysokiej czystości, zastosowanie dodatków do tuszy zmniejsza wydajność tych materiałów. Wspierany przez UE projekt 2D-INK rozwiązał ten problem poprzez opracowanie nowego podejścia do tuszy z materiałów 2D. Prof. Aurelio Mateo, koordynator projektu z ramienia POLYMAT (Instytutu Materiałów Polimerowych Uniwersytetu Kraju Basków), tłumaczy: „Jest to bardzo trudne, ponieważ materiały 2D są jak arkusze papieru, które mają skłonność do nawarstwiania się, a więc nie da się ich przekształcić w tusze”. Innowacyjne tusze 2D-INK nie są jednak wykonane ze standardowych materiałów 2D. Posiadają taką samą strukturę jak zgniecione arkusze papieru, co zapobiega ich spiętrzaniu i pozwala na mieszanie z cieczami w celu uzyskania stabilnych tuszy. „Osiągnięcie tego nie było łatwe”, mówi prof. Mateo. „Podczas całego projektu borykaliśmy się z trudnościami. Na przykład, gdy już zsyntetyzowaliśmy nowe materiały, musieliśmy zadbać o to, by mogły zostać faktycznie włączone do tuszy. Ponieważ nie ma dostępnych technik określania ich struktury, trzeba było je opracować równolegle z procesem syntezy. Podobnie, możliwość produkcji tuszu nie oznacza, że będzie on miał pożądane właściwości”. Konsorcjum udało się pokonać te trudności dzięki wspólnym wysiłkom różnych grup badawczych posiadających doświadczenie w różnych dziedzinach chemii i fizyki. Jak przyznaje prof. Mateo, samodzielne wykonanie tego zadania byłoby niemożliwe. Od syntezy do komercjalizacji Zespół 2D-INK zbadał już kilka potencjalnych zastosowań oprócz produkcji urządzeń elektronicznych, takich jak modyfikacja elektrod do elektrokatalizy, a nawet magazynowanie energii. Zastosowania takie mogą powstać dzięki dalszej współpracy z firmą Graphenea, która aktywnie przyczyniła się do sformułowania i scharakteryzowania tuszy na nowatorskich materiałach 2D powstałych w projekcie. Prof. Mateo wyjaśnia: „Istnieje duże zainteresowanie materiałami 2D rozpuszczonymi w fazach ciekłych, ponieważ oczekuje się, że obniżą one koszty produkcji urządzeń i produktów posiadających właściwości materiałów 2D”. Firma Graphenea została ostatnio podzielona na dwa osobne działy, z których jeden zajmuje się materiałami 2D rozpuszczonymi w cieczach. Nie ma jeszcze planów komercjalizacji, ponieważ wciąż nie rozwiązano kilku podstawowych kwestii dotyczących działania nowych tuszy. Prof. Mateo jest jednak przekonany, że po ich rozwiązaniu możliwe będzie rozpoczęcie poszukiwania odpowiedniego stosunku kosztów do wydajności w celu stworzenia produktu.
Słowa kluczowe
2D-INK, tusz elektroniczny, dodatki, synteza tuszu
