Hiilinanoputkimusteen valmistaminen

Abstract

Työn tavoitteena oli valmistaa sähköäjohtavaa hiilinanoputkimustetta. Valmistettu hiilinanoputkimuste oli tarkoitus tulostaa Metropolia Ammattikorkeakoulun pietsosähköisellä mustesuihkutulostimella.

Hiilinanoputkimusteet olivat vesipohjaisia ja ultraäänialtaassa valmistettuja. Musteista osaan pintajännitys testattiin pisaramittausmenetelmällä. Kuivuneen mustekalvon sähkönjohtavuus testattiin yleismittarilla. Testattava hiilinanoputkimuste ruiskutettiin injektioneulalla polyimidikalvolle ja sen annettiin kuivua ennen sähkönjohtavuustestiä. Hiilinanoputkimusteen ja tulostuspään yhteensopivuus testattiin pietsosähköisellä mustesuihkutulostimella muodostamalla tippoja tulostuspäästä, minkä jälkeen kokeiltiin jatkuvaa tulostusta.

Työ osoitti, että Metropolia Ammattikorkeakoulun laitteistolla on mahdollista valmistaa sähköäjohtavaa hiilinanoputkimustetta. Hiilinanoputkimusteen valmistaminen on kohtuullisen helppoa, kunhan tiedossa on oikeat ainemäärät sekä oikea dispergointiaika. Tämän työn metodeilla valmistettu hiilinanoputkimuste on stabiilia muutaman päivän, minkä jälkeen näytteen pohjalle alkaa kerääntyä sakkaa. Myös sähkönjohtavuus huononee.

Hiilinanoputkimusteen ja tulostuspään yhteensopivuus ei ollut kovin hyvä. Pisaran muodostus sekä jatkuva tulostus olivat mahdollisia, mutta sellaisen kuvion muodostaminen, josta pystyisi mittaamaan sähkönjohtavuuden, ei onnistunut. Tästä syystä tulostetulta kalvolta ei ollut mahdollista mitata sähkönjohtavuutta.

The purpose of this thesis was to fabricate electrically conductive carbon nanotube ink. The fabricated CNT ink was intended for use in the piezoelectric inkjet printer at Helsinki Metropolia University of Applied Sciences.

The CNT inks were waterborne and were prepared using an ultra sonic bath. The surface tension of some inks was tested by the dropmeasurement method, and the conductivity of the dry ink layers were tested with a multimeter. The ink was applied on a polyimide sheet with an injection needle and let dry before the conductivity measurement. The compatibility of the ink with the print head was tested by trying to get a droplet from the print head and afterwards by trying continuous printing.

The results of the thesis show that it is possible to fabricate electrically conductive CNT ink with the equipment of Helsinki Metropolia University of Applied Sciences. Preparing the CNT ink is quite easy with right amount of ingredients and with the right dispersing time in ultrasonic bath. The CNT inks prepared by the method used in this thesis seemed to be stable only for a few days until some sediment formed on the bottom of the sample and the conductivity decreased.

The compatibility of the fabricated CNT inks and the print head was not very good. Droplet formation and continuous printing was possible, but printing patterns suitable for conductiv-ity measurements did not succeed.