Учени от Томския университет предложиха нова технология за създаване на гъвкава електроника

Учените от TPU, като част от международен изследователски екип, разработиха метод за създаване на проводими модели по различни пластични полимери за гъвкавата електроника. Според авторите тази технология ще позволи създаването на композитни материали на органична основа с добавяне на редуциран графенов оксид за повишаване на проводимостта. Резултатите са представени в научното списание Polymers. Изследването е направено в рамките на проект на Руския научен фонд.

Гъвкавата електроника представлява цялостен клас електронни устройства, които могат да бъдат огъвани или сгъвани. Те включват както прости проводници, така и електронни устройства и сензори, включително и датчици за тяло, казаха специалистите от Томския политехнически университет.

Използването на елементи от гъвкава електроника е обещаващо не само за създаването на медицински и спортни устройства: някои индустриални сензори, OLED-дисплеи, които могат да бъдат усуквани, и накрая, електронна кожа със сензори за натиск и температура за протезиране и роботика — всички тези изобретения включват гъвкава електроника, отбелязват учените.

Към днешна дата гъвкавата електроника не е получила широко приложение, поради трудностите при производството на механично стабилни, но в същото време пластмасови материали. Въпреки възможността за използване на печатни, разтворни и фотолитографски методи, които биха намалили разходите за производство на гъвкави електронни продукти, всеки полимерен субстрат изисква внимателно оптимизиране на технологията.

Учените от Томския политехнически университет, заедно с колегите си от Китай и Австрия, са разработили почти универсална технология за обработка на всякакви термопластични полимери, предназначени за създаване на гъвкави електронни елементи. Тъй като електрическата проводимост е ключова особеност за такива елементи, изследователите са предложили начин за увеличаване на проводимостта, чрез внедряване на редуцирани частици графенов оксид в полимерите с помощта на лазерно лъчение.

„Използвахме осем различни пластмаси, за да създадем проводимите полимери, включително и полиетилен терефталат (PET), найлон и поливинилиден флуорид (PVDF). Повечето от тях се използват за печатане на 3D-принтери, така че става възможно да се създават елементи на гъвкава електроника за устройства, които дори имат сложни форми, използвайки нашата технология по-лесно и много по-евтино от съществуващите, и те ще бъдат по-надеждни при използване“ — каза професорът в Изследователското училище по химия и химическо инженерство и биомедицински технологии TPU Евгения Шеремет.

Интересна възможност се отваря от гледна точка на термоформоването, тоест промяната на формата на устройството след производството на проводящия слой. Учените са демонстрирали това с помощта на гривна за смарт-часовници. По този начин те са успели да докажат валидността на предложения подход, който се състои от внедряване чрез лазер на проводими частици на базата на графен в полимерната структура и след това термоформоване.

„Избрахме лазерни параметри за всеки полимер и показахме, че фазовите преходи и температурите на разрушаване на полимерите определят успеха на подхода. Точният подбор на радиационните характеристики е важен не само за поддържане на целостта и консистенцията на основния материал, но и за да се гарантира, че графеновият оксид преминава в редуцирана форма. При успех на строго опредлено място ще получим материал за гъвкава електроника, който не само провежда ток, но и има добра механична стабилност“ —- отбелязват учените.