Ученые из Томского политехнического университета (ТПУ) вошли в состав международного научного коллектива, который разработал метод создания проводящих узоров на поверхностях различных пластичных полимеров для гибкой электроники.
Разработанная технология позволяет формировать композитные материалы на основе органических соединений с добавлением восстановленного оксида графена для улучшения их проводимости.
Как отмечают исследователи, несмотря на большую перспективность, гибкая электроника не получила широкого распространения из-за сложности создания механически устойчивых и пластичных материалов. Так, например, такие технологии, как печать, растворение и фотолитография, хоть и снижают затраты на их производство, однако требуют тщательной оптимизации полимерной основы для достижения нужных характеристик.
Для того чтобы решить основную проблему гибких электронных устройств, связанную с электропроводностью, ученые предложили способ, при котором проводимость повышается за счет введения в полимеры частиц восстановленного оксида графена с помощью лазерного излучения.
«Для создания проводящих полимеров мы использовали восемь различных пластиков, включая полиэтилентерефталат (ПЭТ), нейлон, и поливинилиденфторид (ПВДФ). Большинство из них используется для печати на 3D-принтерах, поэтому появляется возможность создавать элементы гибкой электроники на устройствах даже сложной формы с использованием нашей технологии проще и гораздо дешевле, чем существующие, а в использовании они будут надежнее», – объяснила профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Евгения Шеремет.
Также с помощью новой технологии открывается возможность термоформирования, то есть изменения формы устройства после изготовления проводящего слоя – эксперимент был проведен на примере проводящего браслета для «умных» часов.
«Мы подобрали параметры лазера под каждый полимер и показали, что фазовые переходы и температуры деструкции полимеров определяют успешность подхода. Точный подбор характеристик излучения важен не только для сохранения целостности и консистенции материала-основы, но и для того, чтобы оксид графена перешел в восстановленную форму. В случае успеха мы в строго заданном месте получаем материал для гибкой электроники, который не только проводит ток, но и имеет хорошую механическую стабильность», – говорится в исследовании.
С помощью этого эксперимента ученым удалось доказать эффективность предлагаемого метода, который состоит во введении лазером проводящих частиц на основе графена в полимерную структуру с ее последующим термоформованием.
Сейчас гибкая электроника – перспективное направление высокотехнологичных разработок. Гибкими можно сделать электронные устройства и сенсоры, датчики. Они могут применяться в медицине, спорте, промышленности и робототехнике.
Исследование выполнено в рамках проекта Российского научного фонда (грант № 22-12-20027) и при поддержке администрации Томской области.
Источник: РИА Новости
распечатать статью