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用碳納米管溶液可制造柔性電子設備底板


來源:科技網(wǎng)

柔軟而有彈性的電子產(chǎn)品是許多行業(yè)創(chuàng)新的方向,但要制造這類設備,首先要有合適的底板,既能大量生產(chǎn)又要成本合算。據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)12月13日報道,美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室最近開發(fā)出一種新技術,能以較低成本大規(guī)模地生產(chǎn)柔性底板。壓印電路后會成為各種各樣的“智能設備”,如能像紙一樣折疊起來的電子屏、能監(jiān)測表面裂紋及瑕疵的涂料、能治療感染的醫(yī)用繃帶、能感知變質(zhì)與否的食物包裝等。相關論文發(fā)表在最近出版的《納米快報》上。

  新技術利用半導體濃縮碳納米管溶液生成了具有優(yōu)良電屬性(如載流子遷移率等)的薄膜晶體管網(wǎng)。研究小組用濃縮到99%的半導體單壁碳納米管(SWNTs)溶液作底層,再結(jié)合一種高彈性的聚酰亞胺聚合物作基底,基底用激光切成邊長3.3毫米的六邊形蜂巢圖案,然后將硅和氧化鋁層沉積到基底上,底板就做成了。

  研究人員表示,在電子設備中,要求開/關電流比率越高越好,這樣傳感器的像素就越清晰。而99%的高純度提供了高達100的開/關電流比率。“利用這種溶液工藝技術,我們能用單壁碳納米管生成高度一致的薄膜晶體管陣列,制造出柔軟靈活而有彈性的激活式矩陣底板。這一技術結(jié)合金屬噴墨打印,有望降低生產(chǎn)柔性電子設備的成本。”加州大學伯克利分校電學工程與計算機科學教授、伯克利實驗室材料科學分部的阿里?杰維說。

  為了演示這種碳納米管底板的功效,研究人員還制造了一種由96個傳感器像素陣列組成的電子皮膚(e-skin)傳感器,每個像素由一個薄膜晶體管控制開關,能感知24平方厘米范圍的空間壓力分布。新傳感器的靈敏度比該實驗室去年研發(fā)的納米線電子皮膚傳感器提高了10倍,將來還可以加入多種傳感器和其他功能組件來拓展這種底板的應用,使其成為多功能人造皮膚。此外,SWNT底板還能用于太陽能電池、測步儀、衣物、柔性顯示器等方面。
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