جوهر رسانا آرمینک (ARMINK) ، بر پایه ذرات پولکی نقره یا گرافیت
الگوهای رسانای مرسوم، با فرایند های پیچیده قدیمی که ممکن است شامل آبکاری الکتریکی، ترسیب فاز بخار، اچ کردن تولید می شوند. این روش ها گران قیمت، نیازمند نیروی انسانی و همراه با مصرف بالای انرژی است. به همین دلیل، امروزه بر تولید جوهرهای رسانا که قابلیت پرینت روی انواع زیرلایه ها را دارند تمرکز شده است.
در این زمینه، جوهرهای رسانا با دارا بودن ویژگی های پرینت الگوهای مختلف، هزینه کم، عدم اتلاف مواد و قابلیت تولید عمده و همچنین خواص الکترونیکی، نوری و مکانیکی منحصر به فرد، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در بین روش های مختلف، استفاده از پرینتر های جوهر افشان، شیوه سریعی جهت توسعه و گسترش جوهرهای با مواد جدید است که لایه های نازکی را با کنترل تزریق قطره های جوهر از نازل، روی زیرلایه های مختلف ایجاد می کند. عمده ترین مزیت این روش جلوگیری از هدر رفتن مواد و انطباق پذیری با انواع زیرلایه ها است. همچنین می تواند از این جوهرها در خودکارها و ماژیک ها جهت استفاده با مقادیر کم و کاربردهای آموزشی استفاده کرد.
جوهر نقره
جوهرهای رسانا معمولا متشکل از توزیعی از نانو ذرات فلزی در بستری از حلال هستند. سینتر الگوهای چاپ شده در دمای بالا که به منظور اتصال ذرات به یکدیگر و ایجاد پیوستگی برای بدست آوردن رسانایی مطلوب انجام می گیرد. اما این دمای بالا به زیرلایه هایی که به دما حساس هستند مثل پلاستیک، پارچه و کاغذ آسیب می رساند. با استفاده از ساختاری ۳ بعدی از نانو ذراتی که در کنار هم و روی هم قرار گرفته اند و یک پیوستگی فیزیکی ایجاد کرده اند، می توان بدون نیاز به سینتر کردن به هدایت الکتریکی مطلوب رسید.
اندازه کوچک ذرات به استفاده از آن به عنوان جوهر پرینترهای جوهر افشان کمک می کند اما نانو ذرات برای کاهش انرژی سطحی خود تمایل زیادی به کلوخه ای شدن دارند. بنابراین عامل پایدار کننده که به بهبود توزیع نانو ذرات کمک می کند نیز استفاده می شود.
جوهر رسانا بر پایه گرافیت
جوهر رسانای گرافیتی (Graphite Conductive Ink) یا جوهر کربنی یکی از پرکاربردترین مواد در صنعت سنسورهای چاپی، الکترونیک چاپی و تجهیزات پزشکی است. در بسیاری از کاربردها، این جوهر در کنار جوهر نقره استفاده میشود و گاهی نیز به دلیل هزینه کمتر، جایگزین بخشی از ساختارهای نقرهای میشود.
کاربرد در سنسورهای پزشکی
1. نوار تست قند خون
در اغلب نوارهای تست قند خون:
- مسیرهای اتصال با جوهر نقره چاپ میشوند.
- الکترود کاری (Working Electrode) با جوهر کربنی یا گرافیتی ساخته میشود.
دلیل استفاده از گرافیت:
- پایداری شیمیایی بالا
- واکنشپذیری کنترلشده
- سازگاری خوب با آنزیمهای زیستی
- نویز الکتروشیمیایی کمتر
سنسورهای الکتروشیمیایی
در تشخیص:
- گلوکز
- لاکتات
- کلسترول
- اسید اوریک
- کراتینین
- نشانگرهای قلبی
از الکترودهای گرافیتی چاپشده استفاده میشود.
کاربرد حسگرهای پوشیدنی
گرافیت به دلیل انعطافپذیری بالا در ساخت:
- حسگرهای ECG
- حسگرهای EMG
- حسگر تعریق
- حسگر تنفس
- پچهای سلامت
استفاده میشود.
کاربردهای صنعتی
علاوه بر پزشکی، جوهر گرافیتی در موارد زیر کاربرد دارد:
- صفحه کلیدهای ممبران
- کلیدهای لمسی
- آنتنهای RFID کمهزینه
- گرمکنهای چاپی
- سنسورهای فشار
- سنسورهای رطوبت
- سلولهای خورشیدی چاپی
مقایسه جوهر نقره و گرافیت
| ویژگی | جوهر نقره | جوهر گرافیتی |
|---|---|---|
| رسانایی | بسیار بالا | متوسط |
| قیمت | بالا | پایین |
| پایداری شیمیایی | خوب | بسیار خوب |
| کاربرد الکترود سنسور | محدودتر | بسیار رایج |
| زیستسازگاری | خوب | بسیار خوب |
| انعطافپذیری | خوب | خوب تا عالی |
کاربرد جوهر رسانا در الکتروموتورهای صنعتی
ویژگی ها و کاربردها
تجهیزات الکترونیکی چاپ شده که به تازگی به بازار راه یافته اند، پتانسیل بالایی برای رشد دارند. با توجه به مقرون به صرفه و دوستدار محیط زیست بودن فرایند تولید و خواص منحصر به فرد مثل سبک بودن، خمش پذیری و تاب پذیری، الکترونیک های پرینت شده توجه بسیاری در زمینه های مختلف مثل الکترودهای منعطف، پیوند دهنده های دمای پایین، رشته های سلول خورشیدی، باطری های با ظرفیت بالا، برچسب های تشخیص فرکانس رادیویی، ترانسیستورهای فیلم نازک و دیودهای نوری و تمامی کاربرد های اینترنت اشیا (IOT) جلب کرده است.
کاربرد جوهر نقره در سنسورهای پزشکی
