当前位置: 新兴信息港 >  探索 >  美科学家受生物矿化作用启发,开发出柔性电子制造新技术 > 正文

美科学家受生物矿化作用启发,开发出柔性电子制造新技术

新兴信息港-探索 来源:环球创新智慧 时间:17-07-14 838条评论

导读

最近,美国伊利诺伊大学的研究人员利用类似于生物矿化作用的工艺,开发了一种受生物启发的动态模板,它可用于制造半导体材料,生产印刷电子器件。

关键字

半导体、柔性、工艺

背景

大自然赐予人类许多灵感,特别是科学研究方面。笔者之前在《减少手机屏幕眩光的新型薄膜:设计灵感来源于蛾眼!》一文中的背景部分,介绍过几个灵感来源大自然的科学创新案例,所以今天就不一一例举了。

然而今天我们要介绍的科技创新,也是受到了大自然的启发,但是它与时下非常热门的柔性电子器件的制造相关。

创新

最近,美国伊利诺伊大学的研究人员开发了一种受生物启发的动态模板。这种模板可用于制造半导体材料,生产印刷电子器件。它使用了一种类似于生物矿化作用的工艺。所谓的生物矿化作用,就是指动物骨骼和牙齿的形成过程。相比于传统电子器件的制造方式,这项技术是环境友好的,它给予研究人员回馈大自然的机会。

Ying Dao 教授、研究生 Erfan Mohammadi 以及论文的合著者们在《自然通信》杂志上发表了一篇新文章,描述了这种类似生物矿化作用的技术的工作方式。

美科学家受生物矿化作用启发,开发出柔性电子制造新技术

(图片来源:伊利诺伊大学)

技术

模板通常用于制造近乎完美的半导体,改善它们的电子特性,或者调整原子之间的空间,从而得到更好的电子特性。这些模板有利于按照需求的形式,正确地对准半导体材料的原子,通常是硅和锗。

美科学家受生物矿化作用启发,开发出柔性电子制造新技术

(图片来源:参考资料【2】)

然而,这种传统技术只适用于刚性纳米器件,而制造柔性电子器件需要更大、更混乱的有机聚合物分子,它们无法在固定模板周围排列。

在大自然中,一些生物器官会通过利用柔性生物聚合物,采集或者招募无机离子,构建矿化结构。同样,Diao 的小组开发出的模板也是由离子组成,这些离子在半导体聚合物的原子结构周围重新排列。Diao 称,通过这种方式,大型聚合物分子能够形成高度有序的模板化结构。

美科学家受生物矿化作用启发,开发出柔性电子制造新技术

(图片来源:参考资料【2】)

价值

质量控制问题一直困扰着有机半导体,并且拖慢了柔性器件的开发进程,然而这种高度有序的机构解决了这一问题。Diao 说:

“我们的模板让我们通过分子级的排列,控制这些聚合物的组装。对于印刷报纸来说,墨水分子如何排列没关系,而对于电子器件来说,它很至关重要。”

Diao 称,使用这些动态模板的制造工艺同样也是环境友好的。传统的半导体制造工艺,需要3000华氏度的高温,并且生产出大量的有机废料。而这种工艺则不同,它产生的废料很少,并且可以在室温下制造,能够降低能耗。Diao 说:

“我们的研究从大自然中寻找答案。在自然中,聚合物成为了离子的模板。而我们所做的恰恰相反,我们用离子作为聚合物的模板,制造柔性、轻量、生物集成的电子器件,低成本并可以大规模制造。”

参考资料

【1】

【2】Erfan

Mohammadi, Chuankai Zhao, Yifei Meng, Ge Qu, Fengjiao Zhang, Xikang

Zhao, Jianguo Mei, Jian-Min Zuo, Diwakar Shukla, Ying Diao.Dynamic-template-directed multiscale assembly for large-area coating of highly-aligned conjugated polymer thin films. Nature Communications, 2017; 8: 16070 DOI: 10.1038/ncomms16070

更多前沿技术和创新产品,请关注微信公众号:IntelligentThings,或者联系作者个人微信:JohnZh1984

标签:

返回新兴信息港首页

(责任编辑:网络小编)

猜您喜欢

栏目推荐