Physicists Laser Print Conducting Polymer Circuits

Ledende polymerer er plast, der fører strøm. Dette er en ny teknologi, der begynder at have en betydelig indvirkning på områder lige fra solceller og printplader til batterier og biologiske sensorer.

Fordelene ved plastledere er mange. De er billige, fleksible og lette. De er også nemme at lave og at forme til nyttige kredsløb. I hvert fald i teorien.

I praksis har de fleste fremstillingsteknikker subtile ulemper, som ikke er lette at overvinde. For eksempel begynder disse teknikker generelt med polymeren i flydende form. Derefter sprøjtes, centrifugeres eller inkjet-coates det på et substrat.

Problemet med flydende polymerer er, at de kræver et opløsningsmiddel, og dette kan ende med at opløse laget nedenfor, hvis det for eksempel er en anden polymer.

Opløsningsmidler fører også til andre problemer, såsom kafferingeffekten, hvor polymerer har tendens til at koncentrere sig ved kanten af ​​en dråbe, når den tørrer.

I dag demonstrerer Maria Kandyla ved Athens Nationale Tekniske Universitet i Grækenland og et par venner en vej rundt om dette problem, som ikke er afhængig af flydende polymerer. I stedet bruger de laserablation til at afsætte en fast polymer direkte på et substrat og derved undgå opløsningsmidler helt.

Disse fyre begynder med at skabe et lag af den krævede ledende polymer på en glasplade eller kvarts. Dette kaldes donorsubstratet, og det er lavet på normal vis, såsom spincoating med væske og lade det tørre.

De placerer derefter et andet substrat - det modtagende substrat - ved siden af ​​donorsubstratet, vendt mod laget af ledende polymer. De to lag rører dog ikke og forbliver adskilt af et mellemrum på få mikrometer.

I det sidste trin affyrer Kandyla og co en laser gennem glassubstratet, der er fokuseret på polymerlaget. Dette korte energiudbrud skaber en chokbølge, der driver en lille mængde polymer på det modtagende substrat.

Ved at flytte donorsubstratet og det modtagende substrat bruger Kandyla og co denne proces til at afsætte 2D-mønstre af enhver form.

Og fordi polymeren overføres som et fast stof, undgår de alle problemer forbundet med opløsningsmidler.

Kandyla og co har testet deres proces ved at printe fotovoltaiske kredsløb af en ledende polymer kaldet P3HT:PCBM på forskellige substrater.

De har også printet biologiske sensorkredsløb ved hjælp af en ledende polymer kaldet polyanilin. Det er praktisk, fordi opløsningsmidler kan forstyrre biologiske målinger og ødelægge dem.

Der er selvfølgelig mere arbejde forude. En bekymring er, at laserablation kan ændre den kemiske sammensætning af polymerer. Kandyla og co bliver nødt til at gøre mere for at vise, at teknikken producerer kredsløb af høj kvalitet på en måde, der kan gentages til lave omkostninger.

Og det er ikke første gang, at forskere har brugt laserprint til at lave ledende kredsløb af organiske materialer. LED'er er for eksempel allerede blevet lavet på denne måde.

Men det nye arbejde udvider rækken af ​​enheder, der kan drage fordel af teknikken. Forvent at høre mere om det.

Ref: arxiv.org/abs/1211.3158 : Laserinduceret fremadoverførsel af ledende polymerer

skjule