Новый метод с использованием золота и плазмы водяного пара

16.01.2022 От Геннадий 0
электроника -гибкость

Исследователи разработали метод повышения гибкости ультратонкой электроники, используемой, например, в гибких устройствах или одежде. Для этого они использовали плазму водяного пара для прямого соединения золотых электродов, закрепленных на отдельных ультратонких полимерных пленках. Это значительный прогресс, потому что метод работает без клея или высоких температур.

Исследователи из RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS) и RIKEN Cluster for Pioneer Research (CPR) в Японии разработали метод повышения гибкости ультратонкой электроники, используемой, например, в гибких устройствах или одежде. Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, подробно описывает использование плазмы водяного пара для прямого соединения золотых электродов, закрепленных на отдельных ультратонких полимерных пленках, без использования клея или высоких температур.

Традиционные методы создания микроэлектроники становятся непрактичными

По мере того, как электронные устройства становятся все меньше и меньше, а желание иметь гибкую, носимую и находящуюся на коже электронику растет, традиционные методы создания этих устройств становятся непрактичными. Одна из самых больших проблем заключается в том, как соединить и интегрировать несколько устройств или частей устройства, каждое из которых находится на отдельных ультратонких полимерных пленках. Обычные методы, в которых используются слои клея для склеивания электродов, снижают гибкость и требуют температуры и давления, которые повреждают сверхтонкую электронику. Доступны традиционные методы прямого соединения металла с металлом, но они требуют идеально гладких и чистых поверхностей, что не характерно для этих типов электроники.

гибкая электроника

Новый метод скрепления соединений кардинально отличается от настоящих

Группа исследователей во главе с Такао Сомея из RIKEN CEMS/CPR разработала новый метод крепления этих соединений, который не использует клей, высокую температуру или высокое давление, а также не требует абсолютно гладких или чистых поверхностей. На самом деле процесс занимает менее минуты при комнатной температуре, после чего следует около 12 часов ожидания. Новая технология, называемая склеиванием с помощью плазмы водяного пара, создает стабильные связи между золотыми электродами, которые напечатаны на ультратонкой поверхности — 2 тысячных миллиметра! — полимерные листы с использованием термического испарителя.

«Это первая демонстрация ультратонкой гибкой электроники из золота, изготовленной без клея», — говорит старший научный сотрудник Кенджиро Фукуда из RIKEN CEMS/CPR. «Используя эту новую технологию прямого соединения, мы смогли изготовить интегрированную систему гибких органических солнечных элементов и органических светодиодов».

Эксперименты показали, что склеивание с помощью плазмы водяного пара работает лучше, чем обычные методы склеивания или прямого склеивания. В частности, прочность и постоянство склеивания были выше, чем у стандартного прямого склеивания с поверхностной поддержкой. В то же время материал лучше прилегал к изогнутым поверхностям и был более прочным, чем то, что можно было бы получить с помощью стандартной техники склеивания.

Новый метод повышения гибкости ультратонкой электроники удивительно прост и имеет ряд преимуществ

По словам Фукуды, сам метод удивительно прост, что может объяснить, почему они открыли его случайно. После закрепления золотых электродов на полимерных листах используется машина для воздействия на стороны электродов листов плазмы водяного пара в течение 40 секунд. Затем листы полимера прижимаются друг к другу так, чтобы электроды перекрывались в правильном месте. После ожидания 12 часов при комнатной температуре они готовы к использованию.

Еще одним преимуществом этой системы является то, что после активации плазмой водяного пара, но до склеивания, пленки могут храниться в вакуумных упаковках в течение нескольких дней. Это важный практический аспект при рассмотрении возможности заказа и распространения предварительно активированных компонентов.

электроника на руке

В качестве доказательства концепции команда объединила ультратонкие органические фотоэлектрические и светодиодные модули, которые были напечатаны на отдельных пленках и соединены пятью дополнительными полимерными пленками. Устройства выдержали обширные испытания, включая наматывание на палку, смятие и скручивание до предела. Кроме того, энергоэффективность светодиодов не пострадала от обработки. Этот метод также позволил соединить предварительно упакованные светодиодные чипы с гибкой поверхностью.

«Мы ожидаем, что этот новый метод станет гибкой технологией подключения и монтажа носимой электроники следующего поколения, которую можно будет прикрепить к одежде и коже», — говорит Фукуда. «Следующим шагом является разработка этой технологии для использования с более дешевыми металлами, такими как медь или алюминий».

(Visited 1 times, 1 visits today)