Altın ve Gümüş 3D Baskı Nano Duvarlar (nanowalls) Dokunmatik Ekranları Daha Ucuz ve Daha İyi Hale Getirebilecekler
ETH Zürih’ten bir grup araştırmacı, önceden geliştirilmiş olan Nanodrip 3D baskı yöntemini altın veya gümüş nano parçacıklarla kullanarak tabletlerimizde, akıllı telefonlarımızda ve diğer aygıtlarda dokunmatik ekran performansını artırabilecek, 3D baskı için yeni olan ultra ince ‘nano duvarlar’ yöntemini geliştirmişlerdir. 3D baskı süreci, en şeffaf ve iletken elektrotları kullanır ve bu da daha düzgün daha hassas dokunmatik ekran oluşturulmasını sağlar.
Dokunmatik ekranları günlük hayatımızda ATM’lerden akıllı telefonlara kadar çok da farkında olmadan kullanıyoruz. Parmaklarımızı bir uygulama açmak, email göndermek veya bir resim çekmek için kullanmaktayız.
ETH Zürih’in söylediği gibi, dokunmatik ekran teknolojisi iletken bir maddeden yapılmış, üzeri neredeyse görünmeyen nano duvar ile örtülmüş mikroskopik şeffaf elektrotlara dayanmaktadır. Günümüzde en çok kullanılan madde indiyum kalay oksittir. Bu madde yüksek şeffaflık barındırırken (elbette ekranı görmemizi sağlayan özelliği) oldukça düşük iletkenliğe sahiptir.
Araştırmacıların çığır açan gelişmesi nano duvarların altın veya gümüş metal nono parçacıklarla 3D yazdırılabilmesi olmuştur. Böylelikle indium kalay oksitten daha iletken ve şeffaf olabilen daha iyi dokunmatik ekran deneyimini sağlayacaktır.
‘İndium kalay oksit sadece nispeten daha yüksek şeffaflık oranına sahip olduğu ve ince katmanların üretimi iyi araştırıldığı için kullanılmıştır fakat sadece bir dereceye kadar şeffaftırlar’ demiştir ETH de PhD öğrencisi ve araştırma takımı üyelerinden olan Patrik Rohner. Fakat altın ve gümüşün şeffaf olmadığını söyleyebilirsiniz – en azından bizim gördüğümüz kadarıyla. Bu da tam olarak ‘elektrodinamik mürekkep püskürtmeli yazıcı’ olarak da bilinen nano temelli 3D baskı sürecinin devreye girdiği yerdir. Görünüşe şeffaflık kazandırırken, metal maddelerin iletkenliğini koruyabilmek için, araştırmacılar elektrotları 80 ila 500 nano metrik kalınlık arasında değişen ultra ince katmanlara 3D yazdırmışlardır. Ancak, bu da başka bir problemi ortaya koymaktadır:
‘Eğer bu metallerden yapılmış kablolarda hem yüksek şeffaflık hem de iletkenliğe ulaşmak istiyorsanız, hedeflerinizde bir çatışma var demektir’ demiştir ETH termodinamik profesörü ve araştırmanın başkanı Dimos Poulikakos. ‘Altın ve gümüş kabloların kesitsel alanı genişledikçe, iletkenlik artar fakat şebekenin şeffaflığı azalır.’
Bu ikilemi çözmek için, elektrotlar genişliklerinin 3 veya 4 katı uzunlukta olmaları için 3D yazdırılır. Böylelikle kesitsel alanın genişliği artırılırken iletkenlik de artırılır.
Nanodrip 3D baskı süreci 3 yıl önce Poulikakos ve iş arkadaşları tarafından geliştirilmiştir. Esasında bu da ETH Zürih’in dünyanın gelmiş geçmiş yazdırılan, saç telinin içine dahi girebilecek incelikteki renkli resmini ortaya çıkarmalarını sağlayan süreçle aynıdır. Bu süreçte, metal nano parçacıklardan ( bu durumda altın veya gümüş) yapılan mürekkepler bir çözücü içerisine konulur ve bir elektrik alan yardımıyla küçük damlalar halinde dağıtılır. Çözücü hızlı bir şekilde buharlaşır ve gerisinde de 3D yapısını bırakır.
Bu damlacık 3D sürecinin en büyük avantajı, damlacıkların çözüldükleri açıklıklardan on kat daha küçük olması ve böylelikle de çok çok küçük boyuttaki yapıların yazdırılabilmesine olanak sağlamasıdır. Poulikakos şöyle açıklamıştır; ‘Kapalı bir musluktan suyun damladığını düşünün. Ve başka daha küçük bir damlanın bu damladan düştüğünü düşünün. Biz sadece daha küçük olan damlacığı yazdırıyoruz’.
ETH’nin de raporunda işaret ettiği üzere, 3D baskıda ilk defa dokunmatik nano duvar üretimi yapılmaktadır ve faydaları da açıkça ortadadır. Nano duvarlar sadece indiyum kalay oksitten daha şeffaf olmakla kalmayıp, aynı zamanda daha iletken ve düşük maliyetlidir. Bunun da nedeni indiyum kalay oksit üretiminde yüksek bakımlı temiz oda ortamının sağlanması gerekliliği yatmaktadır. Aksine bu gereklilik altın ve gümüş nano parçacıkları üretimi için söz konusu değildir. Dokunmatik ekranların ve akıllı telefonların kalitesini artırmaya ek olarak, bu 3D basılmış elektrotlar ayrıca yüksek iletkenlikleri veya LCD yerine OLED teknolojisini kullanan kavisli görünümleri sayesinde geniş dokunmatik ekranlara daha iyi uyum sağlamaktadırlar. Başka bir potansiyel kullanım alanı da gene şeffaf elektrotların kullanılabileceği güneş pilleri olabilir. Bu elektrotları daha iletken ve şeffaf yaparak, güneş pilleri daha fazla elektrikten yararlanabilir.
ETH Zürih takımı için bir sonraki adım 3D baskı sürecini yükseltmenin bir yolunu bulmak olacaktır. Böylelikle çoklu üretimi yapılabilecek ve endüstrileştirilebilecektir. Şans eseri, ETH, kendisinden ayrılmış bir şirket olan Scrona (en ince 3D basılmış resmi yapabilen şirket) ile çoktan bunu başarmak için çalışmalara başlamıştır.