Kõigest paberlehe paksune TV? Prinditav elektroonika muutus lihtsamaks

Kujuta ette, et omad vaid paberlehe paksust ja ja sama palju kaaluvat televiisorit. See saab kunagi tänu prinditava elektroonika tööstuse kasvule tegelikkuseks. Protsess, mis võimaldab materjale otseselt pindadele printida või rullida, moodustades elektrooniliselt funktsionaalse seadme, on juba orgaaniliste päikesepatareide ja orgaaniliste LED-ide tootmisel kasutusel.

Kuigi eeldatakse, et investeeringud sellesse tehnoloogiasse kasvavad järgmise 10 aasta jooksul kümnete miljardite dollarite võrra, on üheks väljakutseks odav ning tavalisi materjale kasutav tootmine. Et  toota elektronide kogumise abil valgust või energiat, on prinditava elektroonika valmistamiseks tarvis juhtivaid materjale – tavaliselt kaltsiumi, magneesiumi või liitiumi – millel on madal väljumistöö. Need metallid on keemiliselt väga aktiivsed. Nad oksüdeerivad ning lõpetavad töötamise, kui need asetatakse hapniku- ja niiskusrikkasse keskkonda. Seetõttu peavadki näiteks televiisorite ja päikesepatareide elektroodid olema kaetud jäiga paksu tõkkega, näiteks klaasi või kallite kapselkihtidega, kirjutab ScienceDaily.com.

Georgia Tehnikaülikooli teadlased tutvustasid hiljuti aga nähtavasti universaalset meetodit, mille abil saab juhtiva materjali väljumistööd vähendada. Juhi pind kaeti väga õhukese (üks kuni kümme nanomeetrit) polümeerkihiga, saades tulemuseks väga tugeva pinna dipooli. Materjali ja katte vastastikmõju muudab õhus stabiilsed juhid efektiivseteks, madala väljumistööga elektroodideks.

Tööstuslikult saadavaid polümeere saab lahjendatud lahustest, seehulgas veest ja metoksüetanoolist kergesti eraldada.

,,Need polümeerid on odavad, keskkonnasõbralikud ja olemasolevatele rullilt-rullile masstootmismeetoditele kohandatavad,” sõnas Bernard Kippelen, üks uurimuses osalenud teadlastest. ,,Aktiivsete metallide asendamine stabiilsete juhtidega, kaasa arvatud juhtivate polümeeridega, muudab täielikult elektroonika tootmise ning kaitsmise nõudeid. Selliste materjalide kasutamine võib viia odavamate ja paindlikemate seadmete valmistamiseni.”

Uue meetodi illustreerimiseks hindasid teadlased polümeeride võimekust orgaanilises õhukese kile transistoris ning OLEDis. Lisaks ehitati prototüüp – maailma esimene täiesti plastne päikesepatarei.

,,Polümeeri kasutamine kahandab terve hulga juhtivate materjalide väljumistööd, nende hulgas hõbe, kuld ja alumiinium,” ütles Seth Marder, Keemia ja Biokeemia osakonna professor. ,,Antud protsess on efektiivne ka läbipaistvate metalloksiidide ja grafeeni puhul.”

Allikas

Teadusartikkel: “A Universal Method to Produce Low-Work Function Electrodes for Organic Electronics“