Prototype toont de potentie van metaalink 
printen van flexibele en rekbare schakelingen.
Onderzoekers van de North Carolina State University hebben een nieuwe techniek ontwikkeld voor het rechtstreeks printen van metalen circuits, waardoor flexibele en rekbare elektronica ontstaat. De techniek kan meerdere metalen en substraten (basislaag) toepassen en is compatibel met bestaande productiesystemen die gebruik maken van directe printtechnieken.

"Flexibele elektronica is een veelbelovende technologie, maar er zijn aanzienlijke productiekosten mee gemoeid om het praktisch bruikbaar te maken." zegt Jingyan Dong, de auteur van het artikel en hoogleraar aan de NC State's Edward P. Fitts Department of Industrial & Systems Engineering.

Inktjet printen met metaallegeringen 
De techniek maakt gebruik van bestaande elektrohydrodynamische inktjet printtechnologie (EHD), die al gebruikt wordt in veel productieprocessen waarbij functionele inkten worden gebruikt. In plaats van inkt gebruikt Dong's team metaallegeringen met smeltpunten tot 60 graden Celsius. De onderzoekers hebben de techniek getest met behulp van drie verschillende legeringen en deze te printen op vier verschillende materialen: glas, papier en twee rekbare polymeren.

"Dit is direct afdrukken," aldus Dong. "Er zijn geen maskers, etsen of mallen nodig, waardoor het proces veel eenvoudiger wordt".

De onderzoekers testten de veerkracht van de circuits op een polymeersubstraat en stelden vast dat de geleidbaarheid van het circuit ook na 1.000 keer gebogen te zijn niet beïnvloed werd. De circuits waren nog steeds elektrisch stabiel, zelfs bij een trekspanning van 70 procent.

'Zelfherstellend' vermogen 
De onderzoekers ontdekten ook dat de circuits in staat zijn om zichzelf te "genezen" als ze gebroken of te ver uitgerekt te zijn. "Door het lage smeltpunt is het getroffen gebied te verwarmen tot ongeveer 70 graden Celsius waarbij het metaal naar elkaar toe vloeit om de schade te herstellen", zegt Dong.

De onderzoekers toonden de functionaliteit van de printtechniek aan door een hoge dichtheidssensor te creëren en een 400-pixel array in één vierkante centimeter te plaatsen.

Volgens de onderzoekers is de techniek toe te passen bij de productie van draagbare sensoren of andere elektronische apparaten.