Japanilaisen Tohoku-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet tekniikan kuparipohjaisen aineen muuntamiseksi materiaaliksi, joka jäljittelee arvokkaiden ja kalliiden metallien, kuten kullan ja hopean, ominaisuuksia.
Kuparinanopartikkeleista valmistettuja pieniä kuparipohjaisia rakenteita voidaan hyödyntää sellaisten elektronisten rakenteiden tuottamisessa, jotka muuten olisivat riippuvaisia kalliista kullasta ja hopeasta. Uusi aine soveltuu myös elektronisten komponenttien valmistukseen printtaamalla, joka on tunnustettu ympäristöystävälliseksi tuotantomenetelmäksi.
Esineiden internetin (IoT) kehittäminen on nopeasti lisännyt ohuiden ja kertakäyttöisten elektronisten laitteiden kysyntää. IoT tukeutuu laitteiden väliseen viestintään, joka langattomana vaatii antenneja. Tähän mennessä vaatineet kalliita kulta- ja hopeapohjaisia metallikomposiitteja.
Tähän mennessä kuparinanopartikkeleiden valmistusmenetelmät eivät ole olleet ihanteellisia, koska materiaaliin siirtyy epäpuhtauksia. Koska epäpuhtaudet voidaan poistaa vain erittäin korkeissa lämpötiloissa, huonelämpötilassa syntyneet kuparinanopartikkelit olivat epäpuhtaita eivätkä näin ollen voineet kovettua käyttökelpoisiksi osiksi.
Tohokun yliopiston ja Mitsui Mining & Smelting -yhtiön tutkijoiden yhteinen tutkimus Tokiossa kertoo onnistuneesta kuparin nanohiukkasten synteesistä, joka kykenee jähmettymään paljon alhaisemmissa lämpötiloissa ja pysyy samalla puhtaana. Tiimi on muuttanut kuparin nanohiukkasten rakennetta ja muuttanut ne vakaammiksi, jotta ne eivät haperru matalissa lämpötiloissa.
- Kupari on ollut houkutteleva vaihtoehtoinen materiaali sähköisten piirien valmistuksessa. Tärkein osa kuparin käyttöä on muuttaa sitä niin, että se jähmettyy alhaisissa lämpötiloissa. Tähän mennessä se on ollut vaikeaa, koska kupari on helposti vuorovaikutuksessa ilman kosteuden kanssa ja heikkenee ja muuttuu epästabiileiksi nanohiukkasiksi, tutkijat kuvaavat.
Tässä tutkimuksessa käytetyt menetelmät muuttavat hiilen rakennetta ja siten muuttavat sen vakaammaksi. - Olemme onnistuneesti voittaneet tämän epävakauden ongelman, toteaa dosentti Kiyoshi Kanie Tohokun yliopistosta.
- Menetelmämme loi tehokkaasti kuparisia nanopartikkelipohjaisia materiaaleja, joita voidaan hyödyntää erilaisissa joustavissa ja kulutustuotteissa, jotka voidaan valmistaa helposti tulostusprosessin avulla erittäin alhaisin kustannuksin", Kanie lisää.
Kehitetyt kupariset nanopartikkelit voisivat tarjota sintrattavana nanopastana käytettäessä lupaavia edistysaskeleita myös kuparielektrodien ja liitostäplämateriaalien yhdistämiselle seuraavan sukupolven tehopuolijohteiden tuottamiseksi.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 11.4.2019
