Une équipe de recherche dirigée par le National Institute for Materials Science (NIMS) du Japon a mis au point une nouvelle encre conductrice destinée à être utilisée dans l'électronique imprimée et présentant une résistance à l'oxydation nettement améliorée. Après avoir été imprimée, l'encre s'auto-organise en un motif conducteur doté d'une nanostructure à noyau de cuivre et enveloppe de nickel. Selon les chercheurs, l'utilisation de cette encre moins chère et plus stable pourrait contribuer à populariser l'électronique imprimée.
Les encres à nanoparticules d'argent sont actuellement les plus utilisées dans l'électronique imprimée. Cependant, ces encres sont coûteuses et peu compatibles avec la soudure. Les encres à nanoparticules de cuivre ont été considérées comme une alternative viable et moins chère, mais elles sont extrêmement sensibles à l'oxydation, ce qui les rend inadaptées à l'électronique imprimée. Le développement d'encres plus stables et plus économiques était donc nécessaire.
Les chercheurs du NIMS se sont concentrés sur les encres composées de complexes de ligands amines organiques avec un ion métallique central, car elles sont stables dans l'air. L'équipe a ensuite découvert que les encres contenant un mélange de différents complexes métalliques sont capables de se transformer en différents types de motifs métalliques imprimés, y compris des nanostructures multicouches cœur-coquille et des alliages, en fonction de la composition de l'encre et d'autres conditions.
Sur la base de ces résultats, l'équipe a mis au point une encre composée d'un mélange de complexes de cuivre et de nickel capables de s'auto-organiser en une nanostructure noyau de cuivre-coquille de nickel. Comme sa couche externe de nickel est résistante à l'oxydation, ce motif imprimé est nettement plus résistant à l'oxydation que les motifs imprimés avec des encres de cuivre classiques.
Comme le décrit la revue ACS Applied Materials & Interfaces, la nouvelle encre serait moins chère que les encres à nanoparticules d'argent actuellement disponibles. En outre, la résistivité électrique des motifs conducteurs imprimés à l'aide de cette encre ne dépassait pas 19 μΩ-cm, ce qui indique que la conductivité de ces motifs est comparable à celle des motifs imprimés à l'aide d'encres métalliques classiques.
L'ajout d'une fine poudre de cuivre à cette encre devrait augmenter sa capacité à former des couches plus épaisses. L'équipe conçoit actuellement cette nouvelle formulation d'encre en collaboration avec les développeurs de la poudre de cuivre : Sumitomo Metal Mining et Priways. Ces entreprises prévoient de commercialiser des échantillons d'encre dans un avenir proche.
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