Nyt ledende polymerblæk åbner for næste generation af trykt elektronik

Forskere ved Linköpings Universitet, Sverige, har udviklet et stabilt polymerblæk med høj ledningsevne. Fremskridtet baner vejen for innovativ trykt elektronik med høj energieffektivitet. Resultaterne er offentliggjort i Naturkommunikation .

Elektrisk ledende polymerer har muliggjort udviklingen af ​​fleksible og lette elektroniske komponenter såsom organiske biosensorer, solceller, lysemitterende dioder, transistorer, og batterier.

De elektriske egenskaber af de ledende polymerer kan indstilles ved hjælp af en metode kendt som "doping". I denne metode, forskellige dopingmolekyler tilsættes polymeren for at ændre dens egenskaber. Afhængigt af dopingmidlet, den doterede polymer kan lede elektricitet ved bevægelse af enten negativt ladede elektroner (en "n-type" leder), eller positivt ladede huller (en "p-type" leder). I dag, den mest almindeligt anvendte ledende polymer er p-type lederen PEDOT:PSS. PEDOT:PSS har flere overbevisende funktioner, såsom høj elektrisk ledningsevne, fremragende omgivelsesstabilitet, og vigtigst af alt, kommerciel tilgængelighed som en vandig dispersion. Imidlertid, mange elektroniske enheder kræver en kombination af p-typer og n-typer for at fungere. I øjeblikket, der er ingen n-type svarende til PEDOT:PSS.

Forskere ved Linköpings Universitet, sammen med kolleger i USA og Sydkorea, har nu udviklet en ledende n-type polymerblæk, stabil i luft og ved høje temperaturer. Denne nye polymerformulering er kendt som BBL:PEI.

"Dette er et stort fremskridt, der gør den næste generation af trykte elektroniske enheder mulig. Manglen på en passende n-type polymer har været som at gå på et ben, når man designer funktionelle elektroniske enheder. Vi kan nu levere det andet ben, siger Simone Fabiano, lektor ved Institut for Videnskab og Teknologi ved Linköpings Universitet.

Chi-Yuan Yang er postdoc ved Linköpings Universitet og en af ​​hovedforfatterne til artiklen publiceret i Naturkommunikation. Han tilføjer:

"Alt muligt med PEDOT:PSS er også muligt med vores nye polymer. Kombinationen af ​​PEDOT:PSS og BBL:PEI åbner nye muligheder for udvikling af stabile og effektive elektroniske kredsløb, " siger Chi-Yuan Yang.

Det nye n-type materiale kommer i form af blæk med ethanol som opløsningsmiddel. Blækket kan aflejres ved blot at sprøjte opløsningen på en overflade, gør økologiske elektroniske enheder nemmere og billigere at fremstille. Også, blækket er mere miljøvenligt end mange andre n-type organiske ledere, der er under udvikling, som i stedet indeholder skadelige opløsningsmidler. Simone Fabiano mener, at teknologien er klar til rutinemæssig brug.

"Storskalaproduktion er allerede mulig, og vi er begejstrede for at være nået så langt på relativt kort tid. Vi forventer, at BBL:PEI har samme effekt som PEDOT:PSS. På samme tid, der er stadig meget at gøre for at tilpasse blækket til forskellige teknologier, og vi skal lære mere om materialet, siger Simone Fabiano.