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喷墨打印机或将来实现微芯片打印

文章出处:本站    人气:8518    发表时间:2019-12-12 10:55:50

用you机材料制成的柔性电子设备直让人充满期待,如果能用打印的方法廉价快速的制造那就更理想了。

想象下,你未来的智能手表和心脏监测装置将会由喷墨打印机打印而成。近,研究者在打印廉价可靠的晶体管阵列上已迈出了新的步,并使用它们完成了些基础运算。晶体管是现代电子技术的关键元件,这项研究也许某天会带我们进入个you机柔性消费电子时代。

不同于传统的硅,新的电路将由you机物,也就是碳基化合物制成。尽管此前已经有团队结合喷墨打印机和其他沉积方法,打印并组装出you机电子元件,但这项新的研究整个制造过程都只使用了喷墨打印机。“我不知道还有其他超过两层的设备是只靠喷墨打印机完成的,”得克萨斯奥斯汀da学分校电子工程师Ananth Dodabalapur表示,“这是次很好的示范。”他本人并未参与这个研究。

新的商业电子设备定是要小巧耐用,适合da批量生产。现如今市场上几乎全数批量生产的设备都是基于用硅制成的微芯片,制造商在其上蚀刻出越来越小的晶体管,而晶体管实际上是用于形成计算机逻辑电路的电子开关。

但是硅芯片存在些缺点。硅芯片很硬,因而很难制成柔性的硅基电路。很多人认为由you机材料制成柔性可穿戴的电子元件也许会开发出电子元件的新应用。例如柔性的电子元件能收集如动脉硬化程度这样的关键医疗数据。这能帮助预测心脏病发作,也可以通过监测脑电波用于预警可能发作的癫痫。

为了让这种电子元件兑现其潜力,来自韩国浦项科技da学的电子工程师Sungjune Jung和他的同事开始研究是否可以简单地打印出you机晶体管的工作网络。为了塞入更多的晶体管,他们设计了能被叠放至其他晶体管顶部的晶体管,用于代替在芯片上并排放置的方式,gao效的将两只晶体管放入了原本只容纳只晶体管的空间里。

研究者用喷墨打印机每次打印出层3微米高的电路:在底层,他们用you机化合物制成电流进出只晶体管的部分,紧接着是控制两个晶体管中电流的金属电。上面,则是构成另个晶体管载流部件的you机化合物。研究者还在晶体管层之间放置了层很薄的聚对二甲苯保护材料。此设备包含超过100个晶体管,足以构成具备定运算能力(包括加和减)的逻辑电路。

Jung的设备达到了些关键指标。在8个月之后,全数晶体管依然能工作。对于寿命很短的you机电子元件来说,这是项令人印象深刻的成就。此外,相比于动辄几百度高温的硅晶片生产线,此流程对温度的要求不超过120摄氏度。该团队将此研究发表在了ACS Nano期刊上。

然而,这些打印出的设备还远远不能与硅材料竞争。该团队能将五只晶体管装入平方毫米的空间里,然而如今计算机上的集成电路能在相同空间中塞入数百万只晶体管。“在晶体管密度方面,我们的技术和上世纪六七十年代的硅晶体技术差不多,那时早的微处理器也才刚刚出世。”Jung说道。

因为他们旨在阐述种概念而非制造产品原型,Jung的团队是在硬玻璃上打印的电路。但是他表示他们已经在柔软的塑料上打印了相同的组件,并且将在近期对外gong布结果。Dodabalapur也指出,从某些指标看,此新设备落后于其他研究者已实现的you机电路。例如,该团队使用的计算逻辑类型比其他方法需要更多的晶体管,这就da幅抵消了更紧密地封装组件的收益。并且晶体管的操作也相对缓慢,致性也不高。此外,尽管在制造过程中对每个步骤都使用喷墨打印机是有可能实现的,但Dodabalapur表示:“把自己局限到种打印和制造技术上,我没看到任何势。”

但是当产品转向商业化的时候,这类的缺陷可能会被xiao chu,PARC的柔性电子元件专家Janos Veres表示。他称赞这项研究在打印和保护you机电路组件时所展示的新颖方式,并且他设想的未来传感器并不仅仅包含两层。但da多数的晶体管,也许需要和硅芯片以及其他技术协同工作。他表示:“终我们定能实现微芯片的打印。”  


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