可彎曲和透明已經(jīng)成為了電子產(chǎn)品未來(lái)發(fā)展的兩大方向,馬里蘭大學(xué)的研究人員最近成功將透明晶體管印刷在了透明的納米紙上,為可彎曲、透明的環(huán)保電子產(chǎn)品找到了一種新的生產(chǎn)方式。
印刷在透明納米紙上的透明晶體管
日前,美國(guó)馬里蘭大學(xué)帕克分校的研究人員成功將透明晶體管印刷在了透明紙上,這樣最終得到的產(chǎn)品不僅可以彎曲,而且透明度高達(dá)84%。從理論上說(shuō),這將是通向環(huán)保紙質(zhì)電子產(chǎn)品的第一步。
其實(shí),“印刷”計(jì)算機(jī)電路并非十分困難——只需要找到合適的導(dǎo)體和半導(dǎo)體油墨(當(dāng)然這一點(diǎn)可能有點(diǎn)難),然后在一個(gè)合適的基底上將晶體管印刷出來(lái)就好了。不過(guò)既然要用油墨印刷出非常纖薄的電路,對(duì)基底的光滑度要求自然也是非常的高。很顯然,當(dāng)你與那些只有幾納米厚的油墨層打交道時(shí),基底上的任何一塊污點(diǎn)都足以干擾電流進(jìn)而破壞電路。
在一般的紙張上面,造成影響的凸起和污點(diǎn)往往都是微米級(jí)的,而這樣的表面對(duì)電路印刷來(lái)說(shuō)實(shí)在是太不規(guī)則了。于是馬里蘭大學(xué)的研究者們使用了一種新材料——納米紙(nanopaper),制作這種紙所用的木漿同時(shí)受到了生物酶的軟處理和機(jī)械打擊的硬處理,因而也使得納米紙比普通的紙張更透明、更具機(jī)械強(qiáng)度,同時(shí)也有更規(guī)則的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。不過(guò)最重要的是,它的光滑程度達(dá)到了納米級(jí),一位研究人員稱(chēng),這種紙就像塑料一樣光滑。
有了這種納米紙作為基底,研究者們隨即使用三種油墨制作了一些晶體管:首先是一層碳納米管,然后是一層絕緣油墨,接著是一層半導(dǎo)體油墨,最后再鋪上一層碳納米管。重復(fù)出現(xiàn)的碳納米管不僅扮演了電極的角色,更是整個(gè)設(shè)備結(jié)構(gòu)的骨干。最后得到的產(chǎn)品透明度達(dá)84%,而且在彎曲狀態(tài)下也能正常工作。
不難想象,在未來(lái),人們就能夠利用可再生資源印刷出這些可彎曲的設(shè)備。同時(shí),這些油墨印刷出來(lái)的電路所具有的高透明度也非常有用:一方面可以用來(lái)制造顯示器,另一方面在制作可穿戴式設(shè)備(比如眼鏡)時(shí)也能保證美觀。但是在考慮這些具體應(yīng)用之前,研究者們首先要找到利用卷對(duì)卷可印刷電子技術(shù)(roll-to-roll printing,通俗的說(shuō),就是摒棄了傳統(tǒng)PCB加工中的蝕刻、抗蝕刻等技術(shù),直接通過(guò)印刷形成導(dǎo)體電路或者無(wú)源、有源元件)生產(chǎn)這些透明晶體管的方法,或者其他可以進(jìn)行商業(yè)化量產(chǎn)的方法。
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