Tlačená elektronika a flexibilné zariadenia / Nano Magazín

Tlačená, flexibilná a nositeľná elektronika

Inteligentné senzory dnes nemusia byť len vo forme náplastí alebo obväzov. Elektroniku budeme čoskoro schopní doslova „tlačiť“ a nosiť ju priamo na tele, napríklad ako súčasť oblečenia.

Záujem o flexibilnú nositeľnú elektroniku výrazne rastie – spolu s nárastom inteligentných zariadení, ktoré sa dokážu cez internet spájať, komunikovať a zdieľať dáta vďaka zabudovaným senzorom, softvéru a ďalším technológiám.

Vedci sa preto začali zameriavať na vývoj flexibilných zariadení na ukladanie energie, ako sú flexibilné superkondenzátory (FSC). Tieto zariadenia sú ľahké, bezpečné, dajú sa jednoducho integrovať do iných systémov a zároveň ponúkajú vysoký výkon a rýchle nabíjanie aj vybíjanie.

Jednou z najzaujímavejších oblastí je tlačená elektronika – teda elektronika vytvorená pomocou klasických tlačových techník. Táto technológia je jednoduchšia, lacnejšia a škálovateľnejšia ako tradičné mikroprocesové metódy, ktoré bývajú náročné a drahé.

Tlačené superkondenzátory sa vyrábajú nanášaním špeciálnych funkčných atramentov na flexibilné podklady z organických alebo anorganických materiálov. Vďaka tomu vzniká tenký film, ktorý je možné ohýbať, natiahnuť alebo skrútiť – bez toho, aby sa zhoršili elektrochemické vlastnosti zariadenia.

Aj pôvodne pevné časti, ako napríklad zberače prúdu, môžu byť nahradené pružnými a tlačenými komponentmi. Používajú sa rôzne tlačové techniky, ako je sieťotlač, atramentová alebo 3D tlač.

Podľa vedca Wu Weia je dôležité, aby vývoj týchto miniatúrnych, flexibilných a výkonných energetických zariadení držal krok s rýchlo rastúcim trhom prenosnej elektroniky. Predstavuje si budúcnosť, kde si budeme môcť vytlačiť vlastný superkondenzátor pre mobil alebo smart náramok kdekoľvek a kedykoľvek – podobne ako dnes tlačíme na bežnej tlačiarni.

Pri vývoji atramentov pre tieto zariadenia musia vedci dodržiavať dva základné princípy:

Zloženie atramentu má obsahovať čo najmenej neefektívnych látok a naopak kvalitné vodivé spojivá a aktívne materiály pre elektródy.
Fyzikálne vlastnosti atramentu, ako viskozita a tok (reológia), musia byť vhodné na kvalitnú tlač.

Grafén a ďalšie tzv. pseudokapacitívne materiály sa ukázali ako veľmi vhodné základné zložky pre tieto tlačové riešenia.

Vďaka tomu, že je tlačená elektronika ohybná a cenovo dostupná, môže sa využívať aj na výrobu solárnych článkov, flexibilných OLED displejov, tranzistorov, RFID štítkov či ďalších inteligentných komponentov. Otvára sa tým cesta pre aplikácie ako sú inteligentné textílie, smart obaly či inteligentné etikety.

Zdroj: nano-magazine.com