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柔性瞬态电子器件有望实现低成本制造

来源:科技日报 作者:赵习钧、冯国梧 2017-05-10 11:52:02
  用注射器将微型电子芯片注入人体,发挥功用后的芯片自动溶解在人体之中,这是有如科幻电影的场景,而如今柔性瞬态电子器件的开发将这一想象变为可能。近日,天津大学精仪学院生物微流体和柔性电子实验室的黄显教授与密苏里科技大学Heng Pan教授合作,在瞬态电子制造领域取得重大突破,实现了在低温状态和无水环境下的柔性瞬态电子器件的加工。相关研究成果在线发表在电子和材料领域国际权威学术刊物《Small》和《Advanced Materials》上。

  黄显教授设计研发出两项柔性瞬态电子器件加工新技术——光脉冲烧结和激光蒸镀,可以实现在低温状态和无水环境下瞬态器件的低成本制造。

  光脉冲烧结,即以对生物体本身无害的金属锌为原料,将锌的纳米颗粒打磨到100纳米以内,从而获得瞬态金属纳米颗粒。研磨后纳米粒子好比“墨水”,利用光脉冲方式将“墨水”直接烧结到可溶解的聚合物基底上,从而“绘制”出高导电性瞬态金属图案,创造了目前基于印刷方式的瞬态金属颗粒导电率的最高记录。

  激光蒸镀技术,则是通过激光扫描锌纳米颗粒的方式制造导电瞬态金属图案。将锌纳米颗粒沉积在玻璃片上并进行激光扫描,锌纳米颗粒会由于激光加热而形成锌的蒸汽,最终在生物可溶性基底上冷凝沉积。通过对玻璃片和生物可溶性基底之间距离的控制,来控制蒸汽沉积的速率,还可以通过控制激光的速度与扫描路线来设计图案,控制每一位点的导电性能。

  这两项技术为全球瞬态电子制造领域首次应用,克服了瞬态金属纳米颗粒易受空气中的氧气和水分影响的缺点,为瞬态电子技术的发展提供了重要的加工方法。
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