Škálovatelná a nákladově efektivní výroba zařízení s tenkým filmem

Ben McLeish - The Innovation War CZ (Červenec 2019).

Anonim

Inženýři z univerzity Rutgers-New Brunswick a státní univerzita v Oregonu vyvíjejí novou metodu zpracování nanomateriálů, která by podle nové studie mohla vést k rychlejší a levnější výrobě flexibilních zařízení pro tenký film - od dotykových obrazovek až po okenní nátěry.

Metoda "intenzivní pulsní světelné slinování" využívá světlo s vysokou energií v oblasti téměř 7 000krát větší než laser, aby se v několika sekundách pojistil nanomateriály. Nanomateriály jsou materiály charakterizované jejich malými rozměry, měřenými v nanometrech. Nanometr je jedna miliónina milimetru nebo asi 100 000 krát menší než průměr lidského vlasu.

Současná metoda pulzní světelné fúze využívá teploty okolo 250 stupňů Celsia (482 stupňů Fahrenheita), aby spojila stříbrné nanosféry se strukturami, které vedou elektřinu. Ale nová studie, publikovaná v RSC Advances a vedená Rutgersovou doktorskou školou Michael Dexter, ukázala, že fúze při teplotě 150 ° C (302 ° F) zajišťuje správnou vodivost stříbrných nanomateriálů.

Úspěch inženýrů se začal stříbrnými nanomateriály různých tvarů: dlouhé tenké tyče nazývané nanovlákny kromě nanosféry. Prudké snížení teploty potřebné pro tavbu umožňuje použití flexibilních zařízení s nízkými náklady, teplotně citlivými plasty, jako je polyethylentereftalát (PET) a polykarbonát, aniž by došlo k jejich poškození.

"Pulzní lehké slinování nanomateriálů umožňuje opravdu rychlou výrobu flexibilních zařízení pro úspory z rozsahu, " řekl Rajiv Malhotra, hlavní autor studie a odborný asistent na katedře mechanického a leteckého inženýrství v Rutgers-New Brunswick. "Naše inovace rozšiřují tuto schopnost tím, že umožňují používat levnější substráty citlivé na teplotu."

Tavené stříbrné nanomateriály se používají k vedení elektřiny v zařízeních, jako jsou tagy pro radiofrekvenční identifikaci (RFID), zobrazovací zařízení a solární články. Flexibilní formy těchto výrobků se opírají o fúzi vodivých nanomateriálů na ohebné podklady nebo plošiny, jako jsou plasty a jiné polymery.

"Dalším krokem je zjistit, zda jiné tvary nanomateriálů, včetně plochých vloček a trojúhelníků, budou řídit teplotu fúze ještě nižší, " řekl Malhotra.

V jiné studii, publikované ve vědeckých zprávách, inženýři Rutgers a Oregon State prokázali impulsní slinění slunečních nanočástic sirníku mědi, což je polovodič, pro výrobu filmů o tloušťce menší než 100 nanometrů.

"Byli jsme schopni tuto fúzi provést za dvě až sedm vteřin ve srovnání s minutami na hodiny, které obvykle bere, " říká Malhotra, hlavní autor studie. "Také jsme ukázali, jak používat pulzní proces fúze světla pro řízení elektrických a optických vlastností filmu."

Jejich objev by mohl urychlit výrobu tenkých tenkých vrstev sulfidu měďnatého používaných v okenních povlacích, které podle studie řídí sluneční infračervené světlo, tranzistory a spínače. Tato práce byla financována National Science Foundation a Walmart Manufacturing Innovation Foundation.

menu
menu