Innovativa progettazione dei materiali 2D per inchiostri elettronici più stabili
Gli inchiostri elettronici saranno un collegamento essenziale nella catena di eventi che porteranno alla presenza di dispositivi elettronici in tutto ciò che usiamo, dagli abiti ai libri o persino alle confezioni alimentari. Una volta interamente sviluppati, questi inchiostri dovrebbero superare la maggior parte degli ostacoli tecnici e progettuali riducendo i costi di produzione. Potrebbero essere il supporto perfetto per i nuovi materiali 2D, se non fosse per diverse difficoltà associate alla loro preparazione. Gli inchiostri elettronici consistono tipicamente di materiali elettronici dispersi e, nel caso di materiali 2D, di una lunga lista di additivi. Ma c’è un problema: mentre la preparazione richiede materiali elettronici di elevata purezza, incorporare additivi negli inchiostri riduce le prestazioni di questi materiali. Il progetto 2D-INK supportato dall’UE ha affrontato questo problema sviluppando un nuovo approccio agli inchiostri per materiali 2D. Come sottolinea il Prof. Aurelio Mateo, coordinatore del progetto per conto di POLYMAT (l’Istituto per i materiali polimerici dell’Università dei Paesi Baschi): «La sfida è grande dal momento che i materiali 2D sono come fogli di carta che tendono a impilarsi, e quindi non possono essere trasformati in inchiostri». Gli inchiostri innovativi di 2D-INK, tuttavia, non sono fatti con i materiali 2D standard. Possiedono la stessa struttura di fogli di carta accartocciati, che impedisce loro di impilarsi e consente di mescolarsi con i liquidi per formare inchiostri stabili. «Non è stato facile arrivarci», afferma il Prof. Mateo. «L’intero progetto è stato tormentato da difficoltà. Per fare un esempio, una volta sintetizzati i nuovi materiali, dovevamo assicurarci che potessero essere incorporati negli inchiostri. Poiché non ci sono tecniche disponibili per stabilire la loro struttura, tali tecniche devono essere sviluppate parallelamente al processo di sintesi. Allo stesso modo, essere in grado di produrre un inchiostro non significa che esso avrà le proprietà che si cercano». Il consorzio ha superato con successo queste difficoltà grazie agli sforzi congiunti di diversi gruppi di ricerca con competenze in diversi campi della chimica e della fisica. Come ammette il prof. Mateo, farlo da solo sarebbe stato un compito impossibile. Dalla sintesi alla commercializzazione Il team 2D-INK ha già esplorato diverse potenziali applicazioni oltre alla fabbricazione di dispositivi elettronici, come la modifica di elettrodi per elettrocatalisi o persino applicazioni di stoccaggio di energia. Tali applicazioni potrebbero emergere da un’ulteriore collaborazione con Graphenea, una società che ha contribuito attivamente alla formulazione e alla caratterizzazione degli inchiostri sugli innovativi materiali 2D del progetto. Come sottolinea il prof. Mateo: «C’è un forte interesse per i materiali 2D dispersi in fasi liquide, poiché si prevede che riducano i costi di fabbricazione di dispositivi e prodotti che incorporano le proprietà dei materiali 2D». Graphenea è stata recentemente suddivisa in due rami distinti, uno dei quali si concentra sui materiali 2D dispersi nei liquidi. Non ci sono ancora piani per la commercializzazione, dal momento che molte domande fondamentali relative alle prestazioni dei nuovi inchiostri devono ancora essere risolte. Tuttavia, il prof. Mateo è fiducioso che, una volta che queste domande avranno ottenuto risposta, sarà possibile iniziare a cercare il giusto rapporto costo/prestazioni per realizzare un prodotto.
Parole chiave
2D-INK, inchiostro elettronico, additivi, sintesi dell’inchiostro
