神筆馬良來了：一支筆畫出一個電路

材料牛注：想要筆下設計的電路圖即畫即用么？想要一張紙一支筆就使可愛的小燈泡發光么？請看萊布尼茨新材料研究所的科學家們發明的新型混合油墨，讓每一個人都變成電子世界的神筆馬良。

萊布尼茨新材料研究所（INM)的科學家們結合有機和無機電子材料的優勢制造出了一種新型混合電子油墨，這種材料可以讓我們在紙上用筆畫出電子電路。未來電路將被打印出來。能夠用廉價的印刷工藝將柔性電路印在金屬薄片或紙上，并允許采用弧形二極管和輸入元素的進行未來設計，這需要在曲面上能被打印出來并保持高電導率的可印刷電子材料。一些已經投入研究的材料包括有機導電聚合物和導電氧化物（TCOs）納米粒子。

研究者們將在今年的漢諾威工業博覽會的2號廳B46號展位上展示他們的成果和發展潛力，以此作為4月25日至29日舉辦的研究和技術主題展的一部分。

為了制造混合油墨，研究者們用有機導電性聚合物涂覆金屬納米顆粒并使其懸浮在酒精中。這些懸浮液可直接用筆畫在紙或金屬薄片上，無需其他處理，待凝固后即可形成電路。

“舉個例子，導電聚合物可在OLED中使用，因為OLED也可以制造于柔性襯底上。”INM結構形成調研組的負責人Tobias Kraus解釋說。“我們這里介紹的金屬和納米顆粒的組合同時具有機械靈活性與金屬的堅固性，并有更高的導電率。”

研究者將有機聚合物與金或銀納米顆粒相結合。有機化合物具有三個功能：“首先，化合物作為配位體，能夠保證納米顆粒懸浮在液體混合物中；顆粒的團聚會對印刷過程產生負面影響。同時，有機配體將保證納米顆粒凝固時保持良好的排布。最后，有機化合物在材料中起“鉸鏈”的作用：如果材料是彎曲的，有機化合物能夠保證材料的電導率——當材料受到彎曲時，沒有聚合物保護的金屬顆粒，其電導率會很快遭到破壞。“材料科學家Kraus繼續說道。由于這兩種材料的結合，彎曲時，其導電率總是優于純導電性聚合物層或純金屬納米顆粒層。

“有配位體的金屬納米顆粒已經應用于打印電路，”物理化學家Kraus解釋道，并且外殼大多需要通過燒結工藝去除，因為雖然它們起到了控制納米顆粒結構的作用，但是另一方面，它們是不導電的。他補充說，這對于溫度敏感的襯底材料，如紙或聚合物膜，是非常困難的，因為這些材料會在燒結過程中被被損壞。Kraus總結他的研究成果說：“我們的新型混合油墨一旦凝固就能導電，并且機械靈活性好，也不需要燒結。”

原文鏈接：New hybrid inks permit printed, flexible electronics without sintering

本文由編輯部薛文嘉編譯，張虹雨審核。