Гибкие чипы из бумаги
Создание печатной платы для электронных устройств довольно недружественный окружающей среде процесс. В классическом виде он состоит в том, что агрессивные кислоты вытравливают с поверхности покрытого тонким слоем металла пластика все лишнее, оставляя лишь тонкие токопроводящие дорожки между местами пайки электронных компонентов. Ученые из Института Макса Планка в г. Потстдам Гольм (Германия) нашли способ изготовления электронных компонентов из бумаги.
С технической стороны метод довольно прост. Дорожки платы наносятся на бумажную заготовку с помощью катализатора обычным струйным принтером. Затем заготовка нагревается, и в тех местах, где присутствует катализатор, образуется слой токопроводящего графита. Бумага – недорогой, легкий и гибкий материал, поэтому ученые предполагают, что их метод будет широко использоваться для создания различной электроники.
Гибкие чипы – перспективное направление развития электронных устройств. Они могут быть использованы, например, в одежде, для контроля различных функций, в гибких экранах и этикетках, содержащих информацию о продуктах. Многие ученые работают над созданием гибкой электроники, но в качестве носителя до сих пор в большинстве случаев они были вынуждены использовать пластмассу, иногда – полимеры и органические вещества в качестве проводников тока. Создание таких компонентов связано с экологическими проблемами. Кроме того, все они чувствительны к теплу. «Их обработка не может быть интегрирована в обычное производство электроники, так как температура при этом может достигать более 4000 С», рассказывает Кристина Джордано (Cristina Giordano), глава рабочей группы, разработавшей альтернативное решение.
Углеродная электроника, которую Джордано и ее коллеги предлагают создавать из бумаги, может выдерживать температуры до 8000 С в бескислородной среде. И это не единственный ее козырь. Легкий и недорогой материал можно легко обрабатывать, создавая даже трехмерные токопроводящие структуры.
Исследователи из Потсдама преобразуют целлюлозу бумаги в графит с помощью нитрата железа, выступающего в качестве катализатора. «Используя коммерческий струйный принтер, мы печатаем раствором катализатора небольшой рисунок на листе бумаги», - поясняет один из членов научного коллектива докторант Стефан Глятцель (Stefan Glatzel).
Если затем нагреть бумажный лист с напечатанным рисунком, до 8000 С в атмосфере азота, целлюлоза высвобождает воду, пока не останется чистый углерод. При этом в местах, где был нанесен катализатор, образуются проводящие структуры из графита и карбида железа, в то время как там где катализатора не было, остается неупорядоченный углерод, проводимость которого ниже.
На презентации ученые продемонстрировали процесс практически. Они напечатали на бумаге изображение Минервы, символа общества Планка. Затем преобразовали изображение в графит и использовали в качестве катода, чтобы нанести на него слой меди способом электролиза.
Другая демонстрация наглядно показала, каким образом могут быть созданы трехмерные токопроводящие структуры. Лист бумаги сложили в форме оригами, затем полностью пропитали катализатором и «испекли» графитовый проводник.
По материалам Max Planck Institute
- < Человечество на пороге новой эры глубоководной добычи полезных ископаемых
- Чайный календарь Hälssen & Lyon >
Комментарии: