Przyszłe komponenty elektroniczne do wydrukowania jak gazety

Anonim

Nowa technika wytwarzania wykorzystuje proces podobny do drukowania w prasie, aby tworzyć gładsze i bardziej elastyczne metale do wytwarzania ultraszybkich urządzeń elektronicznych.

Tani proces, opracowany przez naukowców Purdue University, łączy w sobie narzędzia używane już w przemyśle do produkcji metali na dużą skalę, ale wykorzystuje szybkość i precyzję druku gazetowego roll-to-roll w celu usunięcia kilku barier produkcyjnych w produkcji elektroniki szybciej niż dzisiaj.

Telefony komórkowe, laptopy, tablety i wiele innych urządzeń elektronicznych polegają na wewnętrznych obwodach metalicznych, które przetwarzają informacje z dużą prędkością. Obecne techniki wytwarzania metalu mają tendencję do tworzenia tych obwodów poprzez otrzymywanie cienkiego deszczu ciekłych metalowych kropelek, aby przejść przez maskę szablonu w kształcie obwodu, trochę jak rozpylanie graffiti na ścianach.

"Niestety, ta technika wytwarzania generuje obwody metalowe o chropowatych powierzchniach, co powoduje, że nasze urządzenia elektroniczne nagrzewają się i szybciej zużywają baterie" - powiedział Ramses Martinez, adiunkt inżynierii przemysłowej i inżynierii biomedycznej.

Przyszłe ultraszybkie urządzenia będą również wymagać znacznie mniejszych elementów metalowych, co wymaga wyższej rozdzielczości, aby były one w tych nanometrycznych rozmiarach.

"Formowanie metali o coraz mniejszych kształtach wymaga form o coraz wyższej rozdzielczości, aż do osiągnięcia rozmiaru w nanoskali" - powiedział Martinez. "Dodanie najnowszych osiągnięć w dziedzinie nanotechnologii wymaga od nas modelowania metali o rozmiarach nawet mniejszych niż ziarna, z których są zrobione. To tak, jakby zrobić z piasku zamek mniejszy niż ziarnko piasku".

Ta tak zwana "granica odkształcalności" ogranicza zdolność do wytwarzania materiałów o rozdzielczości nanometrowej z dużą prędkością.

Badacze firmy Purdue zajęli się tymi dwoma zagadnieniami - chropowatością i niską rozdzielczością - za pomocą nowej metody produkcji na dużą skalę, która umożliwia formowanie gładkich obwodów metalicznych w nanoskali przy użyciu konwencjonalnych laserów dwutlenku węgla, które są już powszechne w przypadku cięcia przemysłowego i grawerowania.

"Drukowanie drobnych elementów metalowych, takich jak gazety, sprawia, że ​​są one znacznie płynniejsze, co pozwala na lepszy prąd elektryczny przy mniejszym ryzyku przegrzania" - powiedział Martinez.

Metoda wytwarzania, nazywana superplastycznością indukowaną laserem "roll-to-roll", wykorzystuje toczący się znaczek podobny do tych, które są używane do drukowania gazet z dużą prędkością. Technika może indukować, przez krótki czas, "superelastyczne" zachowanie różnych metali poprzez zastosowanie wysokoenergetycznych strzałów laserowych, które umożliwiają przepływ metalu do nanoskalowych cech toczącego się stempla - omijając granicę odkształcalności.

"W przyszłości wytwarzanie urządzeń za pomocą techniki" roll-to-roll "umożliwi tworzenie ekranów dotykowych pokrytych nanostrukturami zdolnymi do interakcji ze światłem i generowania obrazów trójwymiarowych, a także opłacalną produkcją bardziej czułych biosensory "- powiedział Martinez.

Naukowcy omawiają dalej swoją technologię w publikacji Nano Letters, American Chemical Society.

menu
menu