來自中國大連大學的研究人員開發出一種新的工藝,可以根據需求為任何圖案構建完全透明的柔性電路。電路圖案通過成熟的微流控技術在透明的柔性基板上完成。
導體通過沿著圖案旋轉涂布的銀納米線生成。研究進展將對未來的電子產品產生更大的影響。未來的電子設備通常被設想為是透明且柔性的,例如透明柔性的電腦、觸摸屏、手機和可穿戴醫療設備。透明的柔性電路是此類設備的重要組成部分。然而,由于透明柔性電路領域存在兩大挑戰,完全透明的柔性電路很難實現,挑戰之一是導體和基板都是透明的,第二項挑戰則是超精準的圖案控制。發表在《化學通訊》(Chemical Communications)上的研究《將銀納米線圖案化到微流體通道中的高度透明柔性電路》首次證明,通過一種操作友好的協議可以制造出完全透明的柔性電路,并展現了出色的透明度、導電性、拉伸性、可扭曲性、超精準的圖案控制和可以大規模量產的特性。這項研究也被該期刊選為封底進行刊載。
微流控技術是處理非常小體積(例如納升)流體的一種技術。研究人員通過將銀納米線涂覆到微流體通道中形成透明的柔性電路。流體包裹在所謂的微流體通道(一種軟且光學透明的材料)中。銀顆粒和銀納米線都是構建透明和柔性電極的良好材料。然而,先前的技術生成的電路要么缺乏圖案控制(通過納米顆粒),要么有光學不透明性的問題(通過納米線)。
左圖顯示了伴有復雜圖案的(右上插圖)透明柔性電路上的發光LED,右圖顯示了使用掃描電子顯微鏡(SEM,左上插圖)和掃描電鏡能譜分析(SEM-EDS,右上插圖)進行放大的一條細的電路(5微米寬),表明導體均勻且連續分布于整個電路,包括最窄的部分(5微米)大連大學分析化學系教授,研究論文的共同作者Jing Sun博士表示,“我們的研究兼具微流控技術和銀納米線的優點,銀納米線溶解在無毒溶劑中,如水和乙醇。然后通過常規涂布方法將銀納米線溶液填充到微流體通道中去。
由于微流體通道可以以納米級別精確創建,所得到的電路就能變得較為復雜,圖案的設計也能變得較為精準。”大連大學碩士研究生,同時也是論文第二作者的Wenhui Zhou指出,“銀納米線制成的電路具有高導電性和透明度。電路也能承受反復的彎曲、扭曲和拉伸?!贝筮B大學的基礎醫學教授,論文共同作者Ming-Fei Lang博士補充到,“此外,由于電路導電部分位于通道內,因此與僅將銀納米線鋪設在表面相比,電路會非常耐用?!背酥?,這些電路易于生產,尺寸可擴展并且可重現性高,所以這些特性都適合進行大規模量產。研究人員已經展示了該電路作為葡萄糖檢測生物傳感器的簡單應用。大連大學已經提交該技術的臨時專利。Sun表示,“借助光學、機械和電氣特性,我們的技術可以生成圖案可控、尺寸可擴展、以及質量特性呈高重現性的透明柔性電路。
我們很期待我們的制程方法能夠為可穿戴醫療設備和透明電子設備的潛在應用做出貢獻?!边@項研究得到了國家自然科學基金(National Natural Science Foundation of China)(項目批準號21505013)和遼寧省自然科學基金(項目批準號2015020660)的資助。
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原文標題:微流控結合銀納米線,構建透明柔性電路
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