נוריות מתוחות, מכופפות וגמישות: הן גם זולות יותר, מהירות יותר ומעוצבות במדפסת הזרקת דיו

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
X-ray_Promo1


בטח, אתה יכול לצרף שני מסכים עם ציר ולקרוא לטלפון הנייד "מתקפל", אבל מה אם תוכל לגלגל אותו ולהכניס אותו לארנק שלך? או למתוח אותו סביב פרק ​​כף היד שלך כדי לענוד אותו כשעון?

השלב הבא בתצוגות דיגיטליות המפותחות בבית הספר להנדסה של מקקלווי באוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס יכול להפוך זאת למציאות.

ראשית, היו דיודות פולטות אור, או נוריות. לאחר מכן, נוריות LED אורגניות או OLEDs. כעת, חוקרים במעבדה של צ'ואן וואנג, פרופסור במחלקה להנדסת חשמל ומערכות פרסטון מ 'גרין, פיתחו חומר חדש שיש בו את מיטב הטכנולוגיות ודרך חדשה לייצר אותו – באמצעות מדפסת הזרקת דיו. .

המחקר פורסם החודש בכתב העת חומרים מתקדמים.

נוריות אורגניות, העשויות ממולקולות קטנות אורגניות או מחומרים פולימריים, הן זולות וגמישות. "אתה יכול לכופף או למתוח אותם – אבל יש להם ביצועים נמוכים יחסית וחיים קצרים", אמר וואנג. "נוריות LED אורגניות כגון מיקרו -LED הן בעלות ביצועים גבוהים, בהירות במיוחד ואמינות מאוד, אך לא גמישות ויקרות מאוד."

"מה שיצרנו הוא תרכובת אורגנית-אנאורגנית," אמר. "יש בו את הטוב משני העולמות."

הם השתמשו בסוג מסוים של חומר גבישי הנקרא perovskite organometal halide – אם כי עם טוויסט חדש. הדרך המסורתית ליצור שכבה דקה של פרובסקיט, הנמצאת בצורה נוזלית, היא לטפטף אותה על מצע שטוח ומסתובב, כמו צעצוע ספין ארט, בתהליך המכונה ציפוי ספין. כאשר המצע מסתובב, הנוזל מתפשט, ובסופו של דבר מכסה אותו בשכבה דקה.

משם, ניתן לשחזר אותו ולהפוך אותו לנוריות perovskite, או PeLED.

אולם, בדומה לאמנות ספין, הרבה חומר מבוזבז בתהליך זה – כשהמצע מסתובב בכמה אלפי סל"ד, חלק מהפרוסקביט המטפטף מתפזר ועף משם, ולא נדבק למצע.

"מכיוון שהוא מגיע בצורה נוזלית," אמר וואנג, "דמייננו שנוכל להשתמש במדפסת הזרקת דיו" במקום ציפוי ספין.

ייצור הזרקת דיו חוסך חומרים, מכיוון שניתן להפקיד את הפרוסקייט רק היכן שהוא נחוץ, באופן דומה לדיוק שבו אותיות ומספרים מודפסים על פיסת נייר; בלי התזה, פחות בזבוז. התהליך הוא גם הרבה יותר מהיר, וקיצוץ זמן הייצור מיותר מחמש שעות לפחות מ -25 דקות.

יתרון נוסף בשימוש בהדפסת הזרקת הדיו הוא הפוטנציאל לעצב מחדש את עתידה של האלקטרוניקה: ניתן להדפיס perovskite על מגוון מצעים לא שגרתיים, כולל כאלה שלא היו נותנים יציבות בזמן סיבוב – חומרים כגון גומי.

"תארו לעצמכם שיש לכם מכשיר שמתחיל בגודל של טלפון סלולרי אך ניתן למתוח אותו לגודל של טאבלט", אמר וואנג.

אולם, כדי שהתצוגה תהיה גמישה, הדפסת נוריות נוקשות על גומי לא תעשה את העבודה. נוריות LED עצמן צריכות להיות גמישות. Perovskite לא.

הסופרת הראשונה ג'וני ג'או, מועמדת לתואר שלישי במעבדה של וואנג, הצליחה לפתור את הבעיה על ידי הטמעת גבישי הפרואווסקיט האורגניים לתוך מטריצה ​​פולימרית אורגנית העשויה קלסרים פולימריים. זה הפך את ה perovskite, ובהתאמה, את ה- PeLED לעצמם לגמישים ומתוחים באופיים.

הטוב משני העולמות.

התהליך לא היה פשוט. זה לקח ימים ארוכים – וכמה לילות – במעבדה לפני שהסתדרתי. וואנג וז'או הסכימו שהמחסום הגדול ביותר הוא לוודא ששכבות החומר השונות לא יתערבבו.

מכיוון שכל חלקי ה- PeLED היו עשויים מנוזל – שכבת הפרואווסקיט כמו גם שתי האלקטרודות ושכבת החיץ – דאגה מרכזית הייתה מניעת ערבוב של כל השכבות.

נוריות LED בנויות בתצורה דמוית כריך, עם לפחות שכבה פולטת, שכבת אנודה ושכבת קתודה. לפעמים ניתן להשתמש גם בשכבות נוספות כגון שכבות הובלת אלקטרונים וחורים. ג'או נאלץ לשמור על שכבת ה perovskite מפני עירוב עם כל אחד מהאחרים, הדרך שבה הפעלת סימון מעל דיו כתובה טרי עלולה למרוח אותה.

הוא היה צריך למצוא פולימר מתאים, כזה שניתן להכניס בין הפרואווסקיט לשכבות האחרות, להגן עליו מפניהם תוך לא להפריע יותר מדי לביצועי ה- PeLED.

"מצאנו את החומר הטוב ביותר והעובי הטוב ביותר לאיזון הביצועים וההגנה על המכשיר", אמר ג'או. לאחר מכן הוא המשיך להדפיס את ה- PeLED הראשון הנמתח.

למשרד האוניברסיטה לניהול טכנולוגי יש פטנט ממתין על שיטת הטכנולוגיה והייצור.

מכשירי ה- PeLED הללו עשויים להיות רק השלב הראשון במהפכת אלקטרוניקה: קירות יכולים לספק תאורה או אפילו להציג את עיתון היום. ניתן להשתמש בהם לייצור מכשירים לבישים, אפילו לבישים חכמים, כמו אוקסימטר דופק למדידת חמצן בדם.

באופן מרגש ביותר, היכולת להדפיס PeLED נמתח וגמיש בזול ובמהירות עשויה להוביל לטכנולוגיות חדשות שטרם חלמנו.

.



קישור לכתבת המקור – 2021-10-23 19:21:44

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס

עוד מתחומי האתר