Ученые Красноярского научного центра СО РАН разработали способ создания растворов с рекордной концентрацией наночастиц серебра — 1800 грамм на литр. Существующие в мире способы позволяют достигать концентрации максимум 500 граммов на литр. Российская разработка открывает новые возможности в создании трехмерных чернил, а также производства дешевой печатной и наносимой электроники на гибкой основе. Итоговый результат исследования красноярцев опубликован в международном научном издании Colloid Journal.
Свойства раствора
Помимо огромной концентрации металла, новые органозоли обладают высокой стабильностью, сохраняющейся более 7 месяцев. Также они выдерживают многократные циклы сушки и возвращения в зольную форму. Помимо этого, новый метод позволяет существенно удешевить технологию производства чернил для печатных плат: С его помощью можно повысить эффективность и рентабельность производства, в частности, путем снижения объемов отработанных растворов, требующих утилизации и переработки.
Метод производства
Разработанный российскими учеными метод заключается в приготовлении гидрозоля — водной фазы наночастиц серебра, а затем переводе его в органозоль — органическую фазу. Именно эта технологическая цепочка и позволяет повысить концентрацию наночастиц в растворе.
Преимущество органозолей перед гидрозолями заключается в том, что органозоли содержат органические растворители, такие как спирты и эфиры, которые обеспечивают лучшую стабильность и совместимость с различными материалами и поверхностями. Это делает органозоли более эффективными.
Сергей Воробьев, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН
Для перехода наночастиц в органическую фазу к очищенному гидрозолю серебра добавляют деионизированную воду и ортоксилол — производное переработки нефти. Ортоксилол малолетуч, умеренно токсичен и относительно дешев, но при этом наиболее эффективнен в процессе экстракции. После перемешивания получившаяся смесь разделяется на темно-желтый верхний органический слой и бесцветный водный слой с небольшим количеством черного осадка на дне.
Применение технологии
Методика, предложенная красноярскими учеными, позволит разрабатывать чернила для трёхмерной печати, антимикробные средства и наножидкости, а также откроет новые возможности для развития технологий печатной электроники.
Наша технология уникальна и позволяет использовать серебро в виде нитрата, который восстанавливается в определенных условиях. А продукт можно использовать в печатных и струйных принтерах для создания проводящих дорожек без необходимости отжига. Это открывает путь к производству печатной и наносимой дешевой электроники на гибких основах. Такие, как печатные платы и тонкие серебряные пленки.
Сергей Воробьев
Стоит добавить, что к существующим или прогнозируемым сферам применения печатной электроники относятся метки радиочастотной идентификации товаров, гибкие дисплеи, тонкие солнечные элементы и полиграфия будущего.