Fremtidige elektroniske komponenter skal trykkes som aviser

En ny fremstillingsteknik bruger en proces, der ligner avisudskrivning, til at danne glattere og mere fleksible metaller til fremstilling af ultrahurtige elektroniske enheder.

Den billige proces, udviklet af Purdue University forskere, kombinerer værktøjer, der allerede anvendes i industrien til fremstilling af metaller i stor skala, men bruger hastigheden og præcisionen fra rulle-til-rulle avisudskrivning til at fjerne et par fremstillingsbarrierer for at gøre elektronik hurtigere, end de er i dag.

Mobiltelefoner, bærbare computere, tabletter, og mange andre elektronikprodukter er afhængige af deres interne metalliske kredsløb til at behandle information med høj hastighed. Nuværende metalfremstillingsteknikker har en tendens til at lave disse kredsløb ved at få en tynd regn af flydende metaldråber til at passere gennem en stencilmaske i form af et kredsløb, lidt som at sprøjte graffiti på vægge.

"Desværre, denne fremstillingsteknik genererer metalliske kredsløb med ru overflader, får vores elektroniske enheder til at varme op og aflade deres batterier hurtigere, " sagde Ramses Martinez, adjunkt i industriteknik og biomedicinsk teknik.

Fremtidige ultrahurtige enheder vil også kræve meget mindre metalkomponenter, hvilket kræver en højere opløsning for at lave dem i disse nanoskalastørrelser.

"Formning af metaller med stadig mindre former kræver forme med højere og højere definition, indtil du når størrelsen på nanoskalaen, " sagde Martinez. "At tilføje de seneste fremskridt inden for nanoteknologi kræver, at vi mønstrer metaller i størrelser, der er endnu mindre end de korn, de er lavet af. Det er som at gøre et sandslot mindre end et sandkorn."

Denne såkaldte "formbarhedsgrænse" hæmmer evnen til at fremstille materialer med opløsning i nanoskala ved høj hastighed.

Purdue-forskere har behandlet begge disse problemer - ruhed og lav opløsning - med en ny storstilet fremstillingsmetode, der muliggør dannelse af glatte metalliske kredsløb på nanoskala ved hjælp af konventionelle kuldioxidlasere, som allerede er almindelige til industriel skæring og gravering.

"Udskrivning af små metalkomponenter som aviser gør dem meget glattere. Dette gør det muligt for en elektrisk strøm at rejse bedre med mindre risiko for overophedning, " sagde Martinez.

Fremstillingsmetoden, kaldet roll-to-roll laser-induceret superplasticitet, bruger et rullende frimærke som dem der bruges til at trykke aviser med høj hastighed. Teknikken kan inducere, i en kort periode, "superlastisk" adfærd på forskellige metaller ved at anvende højenergi laserskud, som gør det muligt for metallet at flyde ind i nanoskala-træk ved det rullende frimærke - der omgår formbarhedsgrænsen.

"I fremtiden, roll-to-roll fremstillingen af ​​enheder ved hjælp af vores teknik kunne muliggøre skabelsen af ​​berøringsskærme dækket med nanostrukturer, der er i stand til at interagere med lys og generere 3-D-billeder, samt omkostningseffektiv fremstilling af mere følsomme biosensorer, " sagde Martinez.

Forskerne diskuterer deres teknologi længere inde Nano bogstaver , en publikation fra American Chemical Society.