Гибкая электроника широко используется в таких приложениях, как биосенсоры, электронная кожа и накопители энергии. Последние достижения в области производства таких устройств включают ручки, которые могут рисовать схемы на поверхности без необходимости в принтере.
Эти ручки могут писать на самых разных текстурах, а некоторые могут даже рисовать на шероховатых или неровных поверхностях, непригодных для печати. Однако сложно сделать шариковые ручки с хорошей записывающей способностью, потому что наконечники могут забиваться. Другая проблема заключается в том, что металлические чернила, обычно используемые в этих системах, дороги в изготовлении.
И неясно, насколько стабильны эти ручки и чернила с течением времени. Итак, Юй Ляо, Цзюнь Цянь и его коллеги решили разработать дешевую и эффективную систему с ручкой и чернилами.
Основываясь на предыдущей работе, ученые разработали чернила на водной основе, содержащие проводящие углеродные частицы, состоящие из графеновых нанолистов, многослойных углеродных нанотрубок и сажи. Смола канифоли, модифицированная малеиновым ангидридом, была добавлена в качестве связующего для снижения твердого содержания и вязкости чернил, а ксантановая камедь была добавлена для стабилизации дисперсии, чтобы углерод не оседал из чернил.
Исследователи оптимизировали вязкость и размер проводящих частиц относительно кончика пера, чтобы создать систему, обеспечивающую стабильное и плавное письмо как на плоских, так и на неровных поверхностях – даже на люфе. Схемы, нарисованные пером на бумаге, выдержали многократные циклы складывания без ухудшения качества. Исследователи отмечают, что чернила оставались стабильными после 12 часов нахождения, не выделяли вредных газов во время использования и стоили намного дешевле, чем другие, описанные в литературе.
Ручки можно использовать для рисования гибких носимых электронных устройств на мягких подложках или коже человека.