Fizycy Drukowane laserowo obwody polimerowe przewodzące

Polimery przewodzące to tworzywa sztuczne przewodzące prąd. Jest to nowa technologia, która zaczyna wywierać znaczący wpływ na różne dziedziny, od fotowoltaiki i obwodów drukowanych po baterie i czujniki biologiczne.

Zalet plastikowych przewodników jest wiele. Są tanie, elastyczne i lekkie. Są również proste w wykonaniu i ukształtowaniu w użyteczne obwody. Przynajmniej w teorii.

W praktyce większość technik produkcyjnych ma subtelne wady, które nie są łatwe do przezwyciężenia. Na przykład, techniki te na ogół rozpoczynają się od polimeru w postaci płynnej. Następnie jest natryskiwany, wirowany lub powlekany atramentowo na podłożu.

Problem z ciekłymi polimerami polega na tym, że wymagają one rozpuszczalnika, co może doprowadzić do rozpuszczenia warstwy poniżej, jeśli jest to na przykład inny polimer.

Rozpuszczalniki prowadzą również do innych problemów, takich jak efekt pierścienia kawy, w którym polimery mają tendencję do koncentrowania się na krawędzi kropelki podczas jej wysychania.

Dziś Maria Kandyla z Narodowego Uniwersytetu Technicznego w Atenach w Grecji i kilku kumpli demonstruje sposób na obejście tego problemu, który nie opiera się na ciekłych polimerach. Zamiast tego stosują ablację laserową do osadzania stałego polimeru bezpośrednio na podłożu, całkowicie unikając w ten sposób rozpuszczalników.

Ci faceci zaczynają od stworzenia warstwy wymaganego polimeru przewodzącego na tafli szkła lub kwarcu. Nazywa się to podłożem dawcy i jest wytwarzane w normalny sposób, na przykład powlekanie wirowe płynem i pozostawianie go do wyschnięcia.

Następnie umieszczają inny substrat — substrat przyjmujący — obok substratu dawcy, zwrócony w stronę warstwy przewodzącego polimeru. Jednak te dwie warstwy nie stykają się i pozostają oddzielone kilkumikrometrową przerwą.

Na ostatnim etapie Kandyla i wspólnie wystrzeliwują laser przez szklane podłoże, które skupia się na warstwie polimeru. Ten krótki impuls energii tworzy falę uderzeniową, która wyrzuca niewielką ilość polimeru na podłoże odbiorcze.

Przesuwając podłoże dawcy i podłoże przyjmujące, Kandyla i spółka wykorzystują ten proces do osadzania wzorów 2D o dowolnym kształcie.

A ponieważ polimer przenosi się w postaci stałej, unikają wszystkich problemów związanych z rozpuszczalnikami.

Kandyla i spółka przetestowali swój proces, drukując obwody fotowoltaiczne z przewodzącego polimeru zwanego P3HT:PCBM na różnych podłożach.

Wydrukowali również obwody wykrywania biologicznego przy użyciu przewodzącego polimeru zwanego polianiliną. Jest to przydatne, ponieważ rozpuszczalniki mogą zakłócać pomiary biologiczne i niszczyć je.

Oczywiście przed nami jeszcze więcej pracy. Jedną z obaw jest to, że ablacja laserowa może zmienić skład chemiczny polimerów. Kandyla i spółka będą musieli zrobić więcej, aby pokazać, że technika ta wytwarza wysokiej jakości obwody w sposób powtarzalny przy niskich kosztach.

I to nie pierwszy raz, kiedy naukowcy wykorzystali druk laserowy do tworzenia obwodów przewodzących z materiałów organicznych. Na przykład diody LED zostały już wykonane w ten sposób.

Ale nowa praca rozszerza zakres urządzeń, które mogą skorzystać z tej techniki. Oczekuj, że usłyszysz o tym więcej.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1211.3158 : Laserowy transfer do przodu przewodzących polimerów

ukryć