جوهری نوین برای چاپ قطعات ذخیره‌ساز انرژی ابداع شد

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، جوهر‌های هادی تقریبا یک دهه است که روی کار آمده‌اند و صد‌ها میلیون دلار ارزش بازار دارند و با سرعت بسیاری نیز در حال پیشرفت هستند و گفته می‌شود که در دهه آینده تحولی در دنیای فناوری به وجود خواهند آورد.

 

این جوهر‌ها هم‌اکنون برای ساخت برچسب‌های شناسایی امواج رادیویی در فرستنده‌های بزرگراه‌ها، تخته مدار در دستگاه‌های قابل حمل به کار می‌روند و همچنین در پنجره‌های خودرو برای وصل شدن به آنتن‌های رادیویی و برای آب کردن یخ شیشه‌ها کاربرد دارد. اما برای کاربردی‌تر کردن این جوهر‌ها باید آن‌ها را به رسانای قوی‌تری تبدیل کرد و به نوعی آن را تغییر داد تا راحت‌تر به سطوح بچسبند.

محققان مهندسی و علوم مواد دانشگاه درکسل در ایرلند سعی کرده‌اند که کاربرد‌های جدیدی برای این مواد در فناوری پیدا کنند و برای این کار هم آن را به هدایت کننده قوی‌تری تبدیل و هم ویژگی چسبیدن به سطوح مختلف را در آن ایجاد کرده‌اند.

آن‌ها می‌گویند: تاکنون از جوهر‌های هادی برای ساخت ابزارهایی، چون چاپ با وضوح بالا و دستگاه‌های ذخیره‌سازی با قابلیت شارژ بالا استفاده نشده است، اما یافته‌های ما نشان می‌دهد که میکرو ابرخازن‌های ساخته شده از MXene که با یک پرینتر جوهرافشان ساده چاپ می‌شوند، ظرفیتی مافوق ابزار‌های ذخیره‌سازی‌ای دارد که از جوهر‌های هادی دیگر درست شده‌اند.

بابک عناصری، یکی از محققان این کار تحقیقاتی، در این مورد می‌گوید: در حالی که محققان سعی می‌کنند روش‌هایی برای ساخت جوهر از مواد جدید پیدا کنند، بیشتر مواد هادی مثل نانوذرات نقره، گرافین و گالیوم، هنوز با چالش فرایند تولید این جوهر همراهند. زیرا اغلب این جوهر‌ها در فرایند یک مرحله‌ای قابل استفاده نیستند.

وی می‌افزاید: برای نگهداری ذرات بیشتر جوهر‌های نانویی و چاپ با کیفیت بالای آن‌ها یک افزودنی دیگر لازم است. از این جهت، پس از چاپ یک مرحله اضافی لازم است که معمولا یک مرحله حرارتی یا شیمیایی است.

وی همچنین می‌گوید: برای چاپ MXene ما از ماده MXene در آب یا یک حلال ارگانیک استفاده کردیم تا بتوانیم این جوهر را بسازیم. زیرا در غیر این صورت این ماده خیلی زود خشک می‌شد.

گفتنی است، MXene نوعی مواد لایه لایه شده دو بعدی بر پایه کربن است که در دانشگاه درکسل در سال ۲۰۱۱ ساخته شد. این ماده قابلیت خاصی برای ترکیب با مایعاتی مانند آب و محلول‌های ارگانیک دارد، بدون اینکه خاصیت هدایت خود را از دست بدهد. بر همین اساس، محققان درکسل فرم‌های مختلفی از این ماده مانند آنتن بی‌سیم نزدیک مرئی (near- invisible) را تولید کرده‌اند.

عناصری می‌گوید: اگر واقعا می‌خواهید از مزایای یک فناوری در مقیاس بزرگ استفاده کنید و آن را برای مصرف عموم آماده سازید، باید استفاده آن بسیار راحت و یک مرحله‌ای باشد. یک پرینتر جوهرافشان تقریبا در هر خانه‌ای یافت می‌شود، پس می‌دانستیم که باید جوهر آن را به گونه‌ای بسازیم که به راحتی قابل استفاده با این پرینتر‌ها باشد و عموم مردم بتوانند در آینده‌ای نزدیک وسایل الکترونیک و ابزار‌های مورد نیازشان را بسازند.

تیم تحقیقاتی درکسل در بخشی از تحقیقات خود با محققان کالج ترینیتی که تخصص ویژه‌ای در چاپ دارند، همکاری کردند و یک سری جوهر‌های MXene را به شکل مدار‌های ساده، میکرو ابرخازن و متونی روی کاغذ، پلاستیک و شیشه ساختند. در این آزمایش‌ها دریافتند که می‌توانند خطوطی با ضخامت‌های مختلف چاپ کنند که این جوهر توانایی هدایت جریان برق را در این ضخامت دارد و این یعنی بسیاری از محدویت‌های ساخت ابزار الکترونیک کوچک و بزرگ از بین می‌رود.

عماصری می‌گوید: معمولا از این قطعات برای ساخت قطعات ریزی استفاه می‌شود که عملکرد مهمی هم دارند، اما تحقیقات کمی در زمینه ساخت دستگاه‌های الکترونیکی انجام شده که زمانی که باتری تمام می‌شود، انرژی را در خود نگه می‌دارد و مانع آسیب به دستگاه یا کم شدن سرعت شارژ شدن می‌شود. ارائه موادی با کارآیی بالا و روش جدید برای ساخت چیز‌هایی که ما را به بهبود ابزار‌های کنونی‌مان سوق می‌دهد، می‌تواند ما را به ساخت فناوری‌های کاملا جدید راهنمایی کند و ماده MXene ما را به ساخت این فناوری‌ها سوق خواهد داد.