چاپ عملکردگرا: مرکب‌هایی که واقعاً کار می‌کنند

نمونه لیبل آزمایشی کوکا کولا: مرکب فسفر چاپ شده روی لیبل، با دریافت جریان الکتریکی، نور می‌دهد.تصور کنید که کاغذ دیواری خانه شما بتواند برنامه‌های تلویزیون را هم نشان دهد! کمی عجیب است که تصاویر چاپ شده بر روی کاغذ بتوانند تغییر کنند، ولی چند سالی است که بر روی اجرایی کردن این کانسپت کار می‌شود. تحصیلات دکترای من، در رشته "چاپ" است. شاید بپرسید مگر چاپ هم دکترا دارد؟ بله دارد، این هم مدرک‌اش :)مطالب و محتوای کلی دروس رشته چاپ، بیشتر درباره رفتار میکرو سیالات، مدل‌های ریاضی نشست مرکب بر سطح، فیزیک نور، شیمی مرکب، انواع چاپ، گرافیک، بسته‌بندی، اوراق بهادار و ضدجعل، و نیز چاپگرهای سه بعدی است.صنعت چاپ به دو شاخه اصلی تقسیم می‌شود:چاپ متداول (یعنی چاپ با مرکب‌های رنگی معمولی، مثلا چاپ کتاب و روزنامه)چاپ عملکردگرا (یعنی چاپ با مرکب‌هایی که عملکرد ویژه‌ای دارند؛ مثلا مرکب وقتی به برق وصل می‌شود، نور می‌دهد)در این مطلب، صحبت ما درباره همین مورد دوم، یعنی چاپ عملکردگرا است. در صنعت امروز، چاپ عملکردگرا به عنوان یکی از روش‌های تولید صنعتی محصول به شمار می‌آید.در چاپ عملکردگرا (Functional printing)، مرکب، بعد از آنکه چاپ شد، کاری را انجام می‌دهد. مثلا وقتی که کبریت را روی مرکب سنباده‌ای کنار قوطی کبریت می‌کشید، کبریت را شعله‌ور می‌کند. ممکن است عملکرد مرکب، پیچیده‌تر باشد: مثلا یک عملکرد الکترونیکی.یک آنتن که با مرکب مس رسانا بر روی لایه پلاستیکی چاپ شده است.فرض کنید روی همان جعبه کبریت، با مرکب مس یک آنتن چاپ کرده‌اید که می‌تواند به‌جای کارت هوشمند هم استفاده شود. به این نوع چاپ که عملکرد الکترونیکی دارد، اصطلاحا Printed electronics می‌گویند.یک دستگاه چاپ معمولی، در حال چاپ ساختارهای الکترونیکیعملگرهای الکترونیکی مختلفی وجود دارند که می‌توان آنها را با دستگاه‌های متداول چاپ تهیه کرد. توجه داشته باشید که برای تولید این اجزا الکترونیکی، از همان دستگاه‌های معمول چاپ استفاده می‌شود که مرکب‌های ویژه رسانا، نیمه‌رسانا، مغناطیسی و غیره را بر سطح کاغذ، پلیمر، پارچه و غیره چاپ می‌کنند. طیف وسیعی از مقاومت، خازن، ترانزیستور، آنتن، LED، باتری، صفحات خورشیدی فتوولتائیک، سنسورها و عملگرها با استفاده از دستگاه‌های معمول موجود در چاپخانه‌ها قابل تولید هستند. به عنوان مثال، شیوه اجرایی چاپ آنتن، در اینجا توضیح داده شده است.یک ساختار الکترونیکی چاپ‌شده با مرکب نقره، شامل آنتن، نمایشگر عددی، کلید لمسی و غیره ویژگی عمده محصولات الکترونیکی که با چاپ تهیه می‌شوند عبارت است از:تولید انبوه، سریع و ارزانبسیار سبک وزنعدم نیاز به خلاء در پروسه تولیدچاپ روی سطوح انعطاف‌پذیر مانند کاغذ، پارچه و پلیمرسطوح چاپ شده الکترونیکی، انعطاف‌پذیر هستندسطوح چاپ شده الکترونیکی، انعطاف‌پذیر هستند و قابلیت خم شدن، تا شدن، کشیدگی و برش را دارند. این قابلیت‌ها آنها را به گزینه مناسبی برای تولید گجت‌های هوشمند پوشیدنی، سنسورهای پزشکی، صفحات نمایش انعطاف‌پذیر بزرگ و بسته‌بندی هوشمند تبدیل کرده است. نمونه‌هایی از محصولات قابل تولید با چاپ، در تصاویر زیر نشان داده شده‌اند.تصویر چاپ شده با مرکب الکترولومینسنت که با دریافت جریان الکتریکی، نور می‌دهد.طراحی مفهومی برای فلش مموری کاغذیباتری انعطاف‌پذیر: لایه‌های فعال درونی این باتری، بر روی یکدیگر چاپ شده‌اند. مرکب فسفر بر روی لایه رسانا و شفاف ITO چاپ شده است.بسته‌بندی تبلیغاتیصفحه چاپ شده با قابلیت تولید نور از جریان الکتریکیصفحه چاپ شده‌ی OLED گوشی هوشمند تاشونمایشگر انعطاف‌پذیرکاپشن با المنت حرارتی محصول POLOپوشیدنی‌های هوشمندپوشیدنی‌های هوشمندسنسورهای چاپ شده برای پایش دویدنصفحات خورشیدی فوتو ولتائیک، تولید شده با ماشین چاپ صفحات خورشیدی فوتو ولتائیک، تولید شده با ماشین چاپطیف وسیعی از مرکب‌های مختلف رسانا، نیمه‌رسانا، دی‌الکتریک، مغناطیسی، الکترولومینسنس، و انواع مختلفی از مواد مانند فسفر، گوگرد، نقره، طلا، کربن، و گرافن در تولید محصولاتی که در بالا به آنها اشاره شد، استفاده شده‌اند.چند مثال دیگر: شناسایی هویت بیماران مبتلا به آلزایمر و زوال عقل در ژاپن از طریق چاپ QR code مرکب نقرهمرکب کربن