Onderzoekers ontwikkelen rekbare transistors

Onderzoekers hebben grafeen ingezet om transistors te ontwikkelen die kunnen meerekken met een rekbaar substraat en tegelijk grotendeels doorzichtig zijn. De transistors zouden voor rekbare displays gebruikt kunnen worden.

De combinatie van rekbare en transparante elektronica is lastig te realiseren, maar noodzakelijk voor bijvoorbeeld het maken van flexibele displays. De elektrische eigenschappen hebben in de regel te lijden onder het uitrekken van halfgeleiders, terwijl goed rekbare materialen weer een suboptimale transparantie hebben. Een groep onderzoekers van de Zuid-Koreaanse universiteiten in Seoul en Suwon claimen echter in grafeen een materiaal gevonden te hebben dat wel de gewenste eigenschappen vertoont.

De onderzoekers ontwikkelden transistors die zij uit grafeen opbouwden en op een flexibele ondergrond aanbrachten. Ze maakten hun transistors door ze met grafeen op een koperen ondergrond, laagje voor laagje op te bouwen en verschillende onderdelen erin te etsen. Vervolgens werden de transistors op een flexibel substraat aangebracht en werden onderdelen als elektrodes erop geprint. Het printen kan onder lage temperaturen plaatsvinden, wat de fabricage vereenvoudigt.

In tests waarbij de grafeentransistors op een rubberen ondergrond werden geprint, bleken ze ten minste duizend keer vijf procent te kunnen worden uitgerekt. Wanneer ze verder werden uitgerekt, werden de elektrische eigenschappen snel slechter. De onderzoekers voorzien een toepassing van hun transistors in vouwbare, oprolbare en rekbare displays, maar ook in sensors voor medische toepassingen en in robotica.

Reacties (26)

[Miepermans]

Zou dit dan uiteindelijk ook in kunnen houden, dat een groot gedeelte van de stuur electronica van deze schermen gewoon als transparante laag voor of achter het scherm geplaatst kunnen worden, of begrijp ik het doel verkeerd ?

Iemand een duidelijk antwoord ?

[Rob Coops]

In principe wel, natuurlijk is een echte productie rijpe versie nog weer jaren van ons verwijderd maar in principe kun je deze oplossing ook toepassen achter een glazen plaat zodat je bijvoorbeeld een auto ruit dan wel zonnebril of een lens kan maken met een HUD achtige oplossing.

Nu is de grote vraag natuurlijk hoe transparant deze transistors echt zijn zeker als ik er een chip van maak en er dus niet een paar maar veel miljoenen van op een paar vierkante millimeter prop maar goed. Laten we er van uitgaan dat we over echte transparantie spreken. Dan zou je dus in ieder geval in theorie deze elektronica kunnen gebruiken om bijvoorbeeld een OLED achtig materiaal aan te sturen, iets dat je natuurlijk ook van energie moet voorzien (makkelijker te doen in een autoruit dan in een lens op je oogbol).

Maar in theorie ja dit is een optie, het voordeel van rekbaar betekend ook dat je minder last hebt van temperatuur verschillen. Alle materiaal rekt en krimpt onder invloed van temperatuur schommelingen. Als je elektronica op een verkeerde ondergrond plaatst dan kun je nog wel eens problemen krijgen met het breken van sporen dan wel het losraken van bedrading door het constante rekken en trekken er aan. Ook dit kan dankzij rekbare elektronica voor een groot deel verhopen worden wat ook weer leid tot meer design mogelijkheden etc...

Het is natuurlijk wel een ver van je bed show, uit eindelijk is grafeen nog lang niet zo ver dat je ook echt een fatsoenlijke schakeling van meer dan een paar transistors kunt bouwen. Men werkt er al jaren aan het het lijkt de gedoodverfde winnaar te zijn om de huidige transistors te vervangen maar tot op heden is het bijna niet mogelijk om betaalbare schakelingen te maken, zeker niet op grote schaal.
Ga er maar van uit dat je nog makkelijk 10 tot 20 jaar moet wachten voor je zo iets werkelijkheid zal zien worden.

[Ackermans1973]

Even puur over de HUD oplossing, dat zou niet direct daarvoor nodig zijn, aangezien een HUD een projectie op het glas is, niet een projectie uit het glas. Het zou het ergens ook nodeloos complexer en duurder maken.

[xp7amrkr]

Zoals je misschien weet is een transistor het hart van vrijwel alle microchips en andere onderdelen. Als deze transistors rekbaar (en naar mijn inzien ook buigbaar) zouden zijn, betekend dit dat de hoofdonderdelen van bijvoorbeeld hand-held devices ook flexibel zijn. Een rubber buigbare telefoon bijvoorbeeld. Hierdoor zullen producten niet alleen economischer worden, ook zullen ze wat schok bestendiger zijn. Er geld immers, buigt het niet breekt het wel.

[Miepermans]

Ik doelde meer, als elektronica hobbyist, dat er nogmaar een dikke driver printplaat aan een screen vastzit deze uiteindelijk b.v. op of onder het zichtbare/doorzichtige scherm komt. Dit verkleint de footprint van deze schermen ook weer met enkele mm/cm's

Dit is natuurlijk enorm handig in kleine electronica apparaten zoals inderdaad b.v. telefoons.

Maar inderdaad, denk ook eens aan die oude telefoons, Die heb ik zovaak met gebroken lcd scherm gezien. Als je rekbare schermen stressed gaan ze waarschijnlijk ook minder snel stuk.

ik zie zelf alleen voordelen, vooral omdat ik hier van de week ookal iets las over doorzichtige zonnecellen

[computerjunky]

mijn zorg is dan hoevaak kan iets buigen voordat het breekt

[Cambion Daystar]

Kan dit voordelen opleveren ivm schokbestendigheid van toestellen? Of zijn dit zowiezo dingen die niet snel stukgaan hierdoor?

[maarten12100]

Need schokbestendig word je toestel er niet van.
Een rekbare/flexible transistor zou bijvoorbeeld wel soepeler schakelen en hierdoor minder warmte kunnen produceren.
Hoe dit in de praktijk uitpakt is de vraag natuurlijk.

[Iska]

Je weet dat dit nergens op slaat toch? Een transistor schakelt niet mechanisch en kan dus ook niet 'soepeler' schakelen doordat de transistor rekbaar is...

[sygys]

En als aanvulling komt dit zeer zeker de valbestendigheid ten goede! iets wat flexibel is breekt bij hoge G-krachten veel minder snel dan bijvoorbeeld niet rekbaar glas.

[freaq]

op zich, als de structuur kan buigen in plaats van breken zou dat potentieel kunnen leiden tot meer resistente toestellen. verder ook erg mooie technologie buigende rekkende displays, echt toekomstmuziek, ik wacht op de eerste pen vormige oprolbare display.
lijkt me geweldig voor telefoons.

[Nilsepils]

Meestal is het de glasplaat zelf van een telefoon die kapot gaat ik denk niet dat die worden vervangen door deze technologie

[sygys]

deze glasplaten kunnen ook van kunststof gemaakt worden waardoor ze veel minder snel breken

[Soggney]

Geweldig nieuws
Dit lijkt me een methode die relatief snel productieklaar gemaakt kan worden. De 5% lijkt weinig, maar nu worden wel veel toepassingen mogelijk. (*en kunnen de bedrijven weer beginnen patenteren )

[svenk91]

Het hele grafeen transistor gebeuren duurt nog wel een aantal jaar voor je het in consumentenelectronica begint te krijgen.

[LinuX-TUX]

Zolang dit nog niet volledig uitontwikkeld is, inclusief een jaar bewezen technologie is, begin ik nog niet aan een nieuws: Nokia laat mobieltje bedienen door scherm te buigen

Wel grappig dat deze 2 news items nagenoeg tegelijk online komen

[Reactie gewijzigd door LinuX-TUX op 23 juli 2024 03:22]

[Wixed]

Ziet er mij wel zeer strak uit, zeker gezien de toepassingen die ik zo al kan bedenken. Maar toch zal het nog een hele tijd afwachten zijn voor we dit op de markt gaan zien - denk ik.

Maar toch begrijp ik iets niet volkomen. Ze schrijven:

"De transistors zouden voor rekbare displays gebruikt kunnen worden."

Moet ik mij hier het volgende bij mogen voorstellen: Ik ben op stap met mijn 4" smartphone, ik kom thuis en rek hem uit tot een 10" tablet, ik ga terug op pad en kan hem terug doen krimpen tot stel 3.5" als je zakken te klein zijn? Of is dit nog iets te science-fiction? o.o Hoewel vandaag de dag precies niets meer sci-fi is

[WCas]

Je kan ook echt álles met grafeen... Veel snellere halfgeleider dan silicium, doorzichtig en rekbaar... De Engelse wikipedia heeft er zelfs een speciale subkop voor: http://en.wikipedia.org/wiki/Graphene#Potential_applications

[Sissors]

Moet je nu eens kijken hoeveel paginas er zijn over silicium en gerelateerde transistoren, een hele hoop meer dan een enkel subkopje.


Bij grafeen krijg ik steeds meer hetzelfde idee als bij MEMS switches (micro-mechanics switches): meer een hype dan praktisch toepasbaar. En dan wil ik niet zeggen nutteloos, ook MEMS switches hebben nut. Maar lang niet zo nuttig als wat de hype wil doen geloven.

Ik moet toegeven dat ik meer hoop in grafeen heb dan MEMS, maar kijk dan meer uit naar ontwikkelingen die wat nuttiger zijn voor de doorbraak van grafeen, dat ze wat kunnen buigen is niet zo erg nuttig, een grafeen transistor ontwikkelen die een redelijke voltage gain heeft wel.

[inochiyo]

zal ik alvast het woord iRoll patenteren. een oprolbare gsm

[Anoniem: 340068]

Klinkt meer als een oprolbare iPad

Ken je dat eten?

[Reactie gewijzigd door Anoniem: 340068 op 23 juli 2024 03:22]

[dura]

Eindelijk rekbare transistoren; nu nog stuiterende condensatoren en plakkende diodes en onze gsm kan het stressballetje vervangen.
Maar serieus, die rekbaarheid lijkt me helemaal niet de belangrijkste eigenschap van grafeen; als het nou kleiner of betrouwbaarder of goedkoper is, of minder stroom verbruikt, dan heb je wat.

[Jolke]

Hier een linkje naar het origele artikel.

Overigens, interessant dat ze een combinatie gebruikt hebben van lithografie èn inkjet printen. De experimentele methode mag wel wat duidelijker in de tekst hierboven:
Eerst wordt een grafeen laag gemaakt op koper-folie (source/drain structuren en halfgeleider), dan wordt het metaal gedeeltelijk weggeëts mbv lithografie. Vervolgens werd het grafeen patroon overgebracht op een ander substraat, ditmaal van rubber. Voor het dielectricum werd gebruik gemaakt van een aerosol inkjet printer, de inkt was een combinatie van polystyreen en een ionische vloeistof (voor de rekbaarheid). Als laatste werd een geleidend polymeer geprint als gate electrode.

Het mooie aan dit verhaal is dus dat alle materialen rekbaar zijn: van contacten tot halfgeleider tot dielectricum, omdat ze van polymeren gemaakt zijn. In tegenstelling bijvoorbeeld metalen contacten. Grafeen is in dat op zicht een geval tussen polymer en metaal, maar nog wel rek/buigbaar. Getuige: 5% afname van de performance van de transistoren bij 1000x rekken.
Volgende stap is een 'all-printed' en rekbare transistor

Edit: typo's.

[Reactie gewijzigd door Jolke op 23 juli 2024 03:22]