Исследователи из Токийского столичного университета представили инновационный метод улучшения качества струйной печати электронных схем. Ученые нашли способ сделать процесс печати более эффективным и экологичным, вдохновившись поведением обычных газированных напитков, которые равномерно распределяются и не оставляют лишних следов после высыхания.
Основной преградой в создании качественной печатной электроники является эффект «кофейного кольца». При высыхании капли чернил наночастицы скапливаются по краям, создавая неравномерный слой. Традиционно эту проблему решают добавлением в состав поверхностно-активных веществ, но такие примеси часто нарушают процесс сушки и негативно сказываются на итоговых электрических и оптических характеристиках печатных плат.
Японские специалисты предложили альтернативное решение: насыщение чернил ультрамелкими пузырьками размером менее 1 мкм, так называемыми объемными нанопузырьками. Введение такого газа кардинально меняет поведение капли при растекании. Эксперименты показали, что нанопузырьки подавляют капиллярный перенос частиц к краям, обеспечивая равномерное распределение материала по всей площади пятна.
Важным преимуществом новой методики является возможность управления структурой печатной пленки физическим путем — через изменение концентрации газовых пузырьков. Это избавляет от необходимости усложнять химический состав чернил. Метод обещает стать востребованным в производстве печатной электроники, различных датчиков, специализированных оптических покрытий и компонентов микроэлектромеханических систем, где критически важна стабильность толщины слоя для предотвращения разброса рабочих характеристик.
На текущем этапе технология успешно прошла испытания на модельных составах с использованием наночастиц оксида кремния (SiO2). Для полноценного промышленного внедрения исследователям предстоит протестировать метод с широким спектром функциональных материалов, включая проводящие, полупроводниковые и каталитические чернила, а также изучить стабильность пузырьков при использовании в многосопловых печатающих головках в условиях длительной эксплуатации.
