Сотрудники Института физики полупроводников СО РАН разработали метод печати надежных устройств для гибкой электроники на 2D-принтере. Для этого они получили новый диэлектрический материал — фторированный графен. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ), а их результаты были опубликованы в журналах Physical Chemistry Chemical Physics и Nanotechnology.
Гибкая (растягиваемая, изгибаемая) электроника в настоящее время рассматривается как одно из магистральных направлений развития технологий электроники будущего. Ученые считают, что в таких устройствах широко использующийся кремний может иметь только очень ограниченное использование, а его место займет монослойный материал графен — полуметалл, который можно получить из очищенного графита. Он может растягиваться на 25%, изгибаться, сворачиваться, при этом его свойства останутся почти неизменными. Его использование в электронных устройствах значительно уменьшает размеры и массу схемы, а также ее энергопотребление.
Для создания электронных устройств необходимо иметь материалы с разными свойствами – от проводников до изоляторов.
Материал, получаемый из графена, — оксид графена, изолятор, механические свойства которого позволяют применять его для создания устройств гибкой электроники, а прекрасно отработанная технология получения делает его доступным и дешевым материалом. Однако он имеет ряд существенных недостатков. Например, оксид графена не способен обеспечить надежную изоляцию (так как по нему всё-таки течет электрический ток) и обладает очень низкой стабильностью: даже незначительное повышение температуры за счет нагрева или протекания тока заметно увеличивает его проводимость. Всё это мешает использовать оксид графена в качестве диэлектрика — вещества, не проводящего электрический ток.
"Нами разработан простой способ получения другого диэлектрического материала на основе графена — фторированного графена. Мы показали, что пленки, полученные из фторированного графена, обладают уникальными диэлектрическими свойствами, однако механические свойства этого материала уступают свойствам оксида графена. Поэтому мы предложили создавать двухслойные пленки: если на поверхность оксида графена нанести тонкий (несколько нанометров) слой фторированного графена, то обе проблемы оксида графена решаются. Кроме того, нами предложен простой и дешевый способ получения пленок с отрицательным дифференциальным сопротивлением (свойство важное для многих приложений) на твердых и гибких подложках любой площади из суспензии частично фторированного графена. Также был найден целый класс подходящих материалов на основе фторированного графена для изготовления мемристоров", — рассказала один из авторов статьи Ирина Антонова, руководитель гранта РНФ, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института физики полупроводников СО РАН.
Мемристор — это пассивный элемент в микроэлектронике, способный изменять своё сопротивление в зависимости от протекающего через него заряда. Так как мемристоры могут выполнять одновременно функции и долговременной и оперативной памяти, их разработка считается прорывным направлением в компьютерных технологиях.
Схема струйной печати для создания электронных устройств / © И. Антонова
На основе разработанных новых материалов с помощью печатных 2D-технологий ученые смогут создавать надежные устройства для гибкой электроники. Конечно, нельзя напечатать полноценный компьютер, зато можно сделать огромное количество бытовых приборов. Экономия достигается за счет того, что печатные технологии не требуют больших заводов, дорогостоящего оборудования и сверхчистых помещений. Чернила для 2D-принтера представляют собой суспензию — смесь, где твердое вещество распределено в виде мельчайших частиц в жидком веществе во взвешенном состоянии. По словам ученого, нужные слои можно печатать в буквальном смысле рулонами. Такая процедура сравнима с печатью газет. Имея набор чернил с разными электронными свойствами, можно создавать широкий спектр электронных приборов.
Принтер FUJIFILM Gimatix DMP-2800, используемый для печати гибкой электроники на основе фторированного графена
При помощи печатных 2D-технологий можно изготавливать радиочастотные метки и идентификаторы (такие метки, например, прикреплены на товарах в магазинах), легкие и дешевые батарейки и аккумуляторы, электронные схемы в игрушках, всевозможные датчики и даже компактные приборы для тестирования состояния здоровья человека.
Работа проходила в сотрудничестве с учеными из Новосибирского государственного университета, Новосибирского государственного технического университета и Северо-восточного федерального университета имени М.К. Аммосова.
Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроникиProfi-news.ru, 18.10.2017
Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроникиРИА Новости, 18.10.2017
Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроникиNewsmir.info, 18.10.2017
Российские ученые напечатали из графена элементы электронных устройств будущегоИА Ореанда-Новости, 18.10.2017
Российские ученые напечатали из графена элементы электронных устройств будущего | ФАНО РоссииФедеральное агентство научных организаций (fano.gov.ru), 18.10.2017
Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроники - новости на сегодня 18.10.2017News2world.net, 18.10.2017
Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроникиРоссийский научный фонд (рнф.рф), 18.10.2017
Российские ученые напечатали из графена элементы электронных устройств будущегоГазета.Ru, 18.10.2017
Ученые Российской Академии Наук получили чернила для печати электроники будущегоMTS News (mts.kg), 19.10.2017
Ученые Российской Академии Наук получили чернила для печати электроники будущегоGazeta.kg, 19.10.2017
Ученые Российской Академии Наук получили чернила для печати электроники будущегоQuick News (quick-news.ru), 19.10.2017
Ученые Российской Академии Наук получили чернила для печати электроники будущегоАктуальные новости (actualnews.org), 18.10.2017
Российские ученые разработали новые технологии для создания гибкой электроникиТелеканал 360, 18.10.2017
Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроникиHi-tech@Mail.Ru, 18.10.2017
Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроникиНовости@Mail.ru, 18.10.2017
Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроникиРусский переплет (pereplet.ru), 18.10.2017
Российские ученые напечатали из графена элементы электронных устройств будущегоMargust (gazeta-margust.ru), 18.10.2017
Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроникиНовосибирские новости (nscn.ru), 18.10.2017
В России создали материалы для удешевления технологий гибкой электроникиИА Восток-медиа, 18.10.2017
Сибирские ученые напечатали из графена элементы электронных устройств будущегоНаука в Сибири (sbras.info), 19.10.2017
Российские ученые напечатали из графена элементы электронных устройств будущегоPolpred.com, 20.10.2017
Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроникиCont.ws, 23.10.2017
Наноструктурированные пленки графена и мультиграфена для широкого спектра примененийОбъединенный институт ядерных исследований (jinr.ru), 29.10.2017
Ученые ИФП СО РАН создали материал для печати гибкой электроникиНаучная Россия (scientificrussia.ru), 31.10.2017
Ученые ИФП СО РАН создали материал для печати гибкой электроникиИА ИНВУР (invur.ru), 1.11.2017
Ученые ИФП СО РАН создали материал для печати гибкой электроникиРусский переплет (pereplet.ru), 31.10.2017
Ученые ИФП СО РАН создали материал для печати гибкой электроникиNanonewsnet.ru, 31.10.2017
Графен для гибкой электроникиНовомосковская правда (nov-pravda.ru), 24.02.2018
Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроникиБезФормата.Ru Тула (tula.bezformata.ru), 25.02.2018
Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроникиИА Новомосковск сегодня, 25.02.2018