Электроника, нарисованная ручкой по бумаге

Новая форма электроники — так называемая печатная электроника — в отличие от технологий, основанных на использовании кремниевых кристаллов, может быть применима не только в традиционных электронных устройствах, но и в создании средств освещения, элементов питания, солнечных фотоэлементов и теплоаккумуляторов. При этом все изделия могут быть еще и гибкими. Для реализации технологии при изготовлении гибких печатных электронных схем могут использоваться специальные чернила с наночастицами серебра. Такие чернила позволяют наносить всенаправленную структуру серебряных микроэлектродов при помощи обычной шариковой ручки.

Группа исследователей из Иллиноизского университета в Урбана Кампейн (США) недавно продемонстрировала метод нанесения токопроводящей сетки, который был назван «Ручкой по бумаге» (pen-on-paper), сделав при этом важный шаг на пути внедрения недорогих и общедоступных методов изготовления печатной электроники. Бумага, с точки зрения возможности ее использования в качестве основы для печатной электроники, является сейчас главным объектом исследований. Бумага доступна и дешева, она легкая, быстро разлагается, не нанося вреда окружающей среде и ее можно свернуть или согнуть без нанесения повреждений. А умение писать ручкой — один из базовых навыков, которому учат детей еще в школе.

Представим себе картинку, все линии на которой являются ничем иным, как токопроводящими дорожками. Картинку можно без труда нарисовать с помощью чернил с наночастицами серебра, заправленных в обычную шариковую ручку. Сначала с помощью настольного принтера на бумаге можно напечатать какой-нибудь фон, а затем вручную дорисовать различные элементы: деревья, дома и все, что еще захочется. Нарисованные серебром элементы формируют токопроводящую сеть и быстро высыхают в естественных условиях на открытом воздухе. На поверхности картинки можно разместить вмонтированные светодиоды, которые позволят создать дополнительно небывалый световой и цветовой эффект. Питание светодиодов осуществляется с помощью миниатюрной батарейки, контакт с которой осуществлен при помощи двух небольших капель таких же серебряных чернил.

Сообщение об изобретении было опубликовано группой в конце июня текущего года. Команда изобретателей продемонстрировала несколько изделий электронного искусства, гибкие дисплеи, токопроводящий текст, радиочастотные антенны, изготовленные с помощью технологии «Ручкой по бумаге». Все изделия могут подвергаться многократному сгибанию и скручиванию, сохраняя при этом токопроводящую способность.

Чернила, разработанные для технологии «Ручкой по бумаге» имеют меньшую электропроводность, чем обычное серебро. Но это не имеет большого значения по сравнению с возможностью при обычных условиях окружающей среды легко и быстро наносить различные токопроводящие структуры на такие поверхности подложки, как бумага. Ключевым преимуществом технологии «ручки» является ее более низкая стоимость (почти просто шариковая ручка) по сравнению с традиционной и более дорогостоящей печатью на принтере. Технология позволяет каждому создать свой уникальный электронный прибор буквально на коленях.

Модель технологии «Ручкой по бумаге» дает возможность быстро и дешево получить любой уникальный гибкий электронный прибор даже в единичном экземпляре, применив при этом только такие привычные в повседневной жизни инструменты, как шариковая ручка и бумага. Ведь шариковая ручка лучше всего подходит в качестве инструмента, способного равномерно распределять токопроводящие чернила по поверхности бумаги.

Описанный принцип создания чернил является базовым не только для применения с наночастицами серебра. На его основе можно разработать другие уникальные типы чернил с использованием магнитного порошка, полупроводников или углеволокна. Несложно представить, что технология «Ручкой по бумаге» позволит в ближайшее время создавать не только уникальные картинки, но и уникальные элементы питания, средства медицинской диагностики и прочее оборудование, основой которых будет обычная бумага.




Оставить комментарий