Onderzoekers vereenvoudigen productie plastic elektronica

Onderzoekers hebben een nieuwe manier ontwikkeld om flexibele elektronica te produceren. Hun printmethode maakt gebruik van organische halfgeleiders die de productie van snelle, zuinige circuits goedkoop en eenvoudig moeten maken.

Printbare elektronica wordt al langer geproduceerd, maar een van de grootste nadelen bij de pogingen tot dusver was de prestatie van dergelijke circuits. Ondanks hun lage snelheden vergden ze een werkspanning van tegen de honderd volt, wat hun toepasbaarheid beperkt. De voordelen van printbare elektronica, zoals hun flexibiliteit en de mogelijkheid om ze met weinig complexe apparatuur te produceren, worden daardoor enigszins teniet gedaan.

Een groep onderzoekers van de universiteit van Cambridge heeft echter een nieuw soort halfgeleiders ontwikkeld, die in inkt worden opgelost. De inkt met halfgeleiders kan onder kamertemperatuur geprint worden en levert flexibele en desgewenst transparante elektronica. Belangrijker is echter dat de schakelingen van de onderzoekersgroep van het Cavendish Laboratory goede prestaties combineren met een lage spanning.

De groep onderzoekers, bestaande uit Auke Kronemeijer, Enrico Gili en Henning Sirringhaus, stelt dat de circuits uniek zijn dankzij de samenstelling van de halfgeleiders. In plaats van twee actieve materialen, gebruiken zij slechts één actief, ambipolair materiaal, dat zich kan gedragen als p- en als n-materiaal. Desondanks zouden hun circuits schakelsnelheden van enkele kilohertz halen en een spanning van minder dan tien volt vergen. De schakelingen zouden nog zuiniger gemaakt kunnen worden en gebruikt kunnen worden in onder meer flexibele schermen.

Reacties (18)

[Jolke]

Sirringhaus doet al jaren goed onderzoek in Cambridge. Hij wordt als een van de pioniers in de geprinte electronica gezien: in 2000 liet hij zien, middels een Science pubicatie in samenwerking met Seiko, dat transistoren volledig geïnkjet-print kunnen worden: source/drain/gate van een geleidend polymeer (PEDOT:PSS), een polymeer halfgeleider (P8T2) en een isolator (PVP). En zelfs met een channel width van 5 µm. Toentertijd een doorbraak in geprinte resolutie.

Danielbakker heeft dan ook een belangrijk punt: als alles van polymeer (plastic) gemaakt is, dan is het niet broos, zoals metalen dat zijn, en dus meer buigbaar.

Wat het onderzoek hier laat zien is dat, middels geavanceerde synthese van nieuwe materialen, een combinatie van eigenschappen in één polymeer gemaakt kan worden. In dit geval een p- en n-halfgeleider.
Een kleine kantekening is dat het polymeer hier na aanbrengen bij 200 graden uitgelijnd moet worden. Dat is een groot nadeel als je werkt met plastics, die bij deze temperatuur smelten. Bovendien moet alles onder stikstof gemaakt worden, omdat het materiaal zuurstof gevoelig is.

Met andere woorden, ze zijn er nog niet... maar de vooruitgang is er wel. Typisch voor universiteiten - wat Rob Coops ook al zei.

Edit: tiepvauten.

[Reactie gewijzigd door Jolke op 23 juli 2024 07:52]

[pvink]

Kan het niet zo zijn dat wanneer de printplaat te ver buigt, er geen contact meer is tussen bepaalde 'geleiders'? Zeker omdat dit geprint is en niet geheel gebakken is in de printplaat.

[Verwijderd]

Hangt ervan af hoe soepel je het maakt. In de jaren tachtig zater er in camera's al hele flexibile printplaten die in alle mogelijke richtgingen konden worden gevouwen om het maar in de behuizing te krijgen.

[pvink]

Hier bedoelde ik meer mee dat de materie aan de buitenkant meer uitrekt dan de binnenkant, waardoor er gaten ontstaan aan de buitenkant. Zeker met deze kleine/dunne lijnen.

Zoals wanneer je een ballon opblaast deze meer doorzichtiger word en dunner (het materiaal dan )

[danielbakker]

Dit is precies het probleem wat met flexibele electronica wordt opgelost. flexibele printplaten bestaan al lang, en worden inderdaad vaak in camera's, en tegenwoordig eigenlijk overal in gebruikt. de electronica die erop zit is niet buigbaar: de print is dus het enige flexibele. en dit levert de problemen op die je beschrijft, want als je zo'n print heel vaak buigt krijg je draadbreuk door metaalmoeheid, want op die flexibele print zit gewoon koper, niks bijzonders, en als je hem buigt op de onderdelen laten ze los. het deel van zo'n print waar de onderdelen op zitten wordt vaak op een stiffener geplakt om dat tegen te gaan.
Het mooie van plastic electronica is dat alles flexibel is: de print, de printbanen en de electronica. als je zo'n print buigt buigt gewoon alles mee, zowel de print als de banen en de onderdelen, waardoor je geen scheuren en breuken krijgt.

[BlackOwl]

En bij sommige goedkope bedrukte ballonnen zie je dan de opdruk ook scheuren.

[looyenss]

Mits je de printplaat niet breekt, maakt de inkt altijd contact.

[Perkouw]

Ideaal in combinatie met buigbaren schermen lijkt mij, de hardware kan dan ook doodleuk gewoon meebuigen! Kan niet wachten op het moment dat dit soort elektronica grootschalig op de markt komt.

Laat de eerste e-readers maar komen welke gewoon dichtgevouwen kunnen worden en de dikte hebben van papier.

[Reactie gewijzigd door Perkouw op 23 juli 2024 07:52]

[looyenss]

Flexibele printplaten bestaan al langer, dus het gaat niet helemaal op wat je zegt. Hardware kan al buigen. Het wordt hierdoor alleen wel makkelijker! Leuke vooruitgang :-)

Laat de eerste e-readers maar komen welke gewoon dichtgevouwen kunnen worden en de dikte hebben van papier.

wat dacht je van ECHT oprolbare toetsenborden

[Reactie gewijzigd door looyenss op 23 juli 2024 07:52]

[Bartjezz]

Nu nog buigbare koelelementen en je kunt een videokaart zo oprollen en in je zak steken

[koelpasta]

Jaja.
Een videokaart @5kHz zeker

[Durandal]

wat dacht je van ECHT oprolbare toetsenborden

Wat ik daar van dacht? Ik dacht dat die al een paar jaar bestaan.

[Verwijderd]

het nadeel van die is dat je niet alles kan oprollen, aan de linkerkant zit gewoon een harde printplaat in.

verder zit in dit toestenbord geen gelijdende inkt maar gewoon ijzerdraadjes..

heb er zelf ook een

[Rob Coops]

Gaat het dan toch eindelijk gebeuren komen er echt flexibele schermen op de markt? Natuurlijk zal het nog weer jaren duren en is 10V simpel weg veel te hoog voor een beetje elektronica maar toch als we eindelijk zo ver zijn zeker als deze flexibele schermen ook transparant kunnen zijn dan kunnen we nog flink wat leuke toepassingen te gemoed gaan zien. Dek alleen maar aan telefoons die wel eens waar groot zijn maar ook flexibel en dus een stuk minder lastig in een broekzak te vervoeren zijn. Brillen die ook als beeldscherm gebruikt kunnen worden of zachte lenzen die je ook kunnen laten zien wat er van avond op TV is (denk google glasses maar dan in lens formaat)

Maar goed als een universiteit zo iets uitvind duurt het veel al nog 10 jaar of langer voor de eerste producten de resultaten van dit onderzoek ook commercieel toepassen.

[Douweegbertje]

Jup agreed, wellicht als aanvulling op je laatste zin: Ik zie steeds vaker leuke "doorbraken" van onderzoekers. Echter is dit altijd in een zo'n klein en niet bruikbaar stadium. Volgens mij is ook nog maar de vraag of dit uiteindelijk toepasbaar en verwerkbaar is voor commercieel gebruik. Tijd zal het leren of dit uiteindelijk ook op deze manier op de markt gaat komen.
Ik denk persoonlijk dat er nog hevige aanpassingen nodig zijn, en dat we binnenkort een "tijdelijke" oplossing krijgen door middel van een tussenstap die bepaalde features mogelijk maakt.

[Verwijderd]

lijk me een goede combinatie met het scherm van samsung, nieuws: Samsung geeft buigbare amoleds Youm-merknaam

EDIT: tegelijk gereageerd met Perkouw

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 23 juli 2024 07:52]

[Verwijderd]

Ik denk ook niet dat je het scherm gelijk dubbel kan vouwen, ik denk eerder dat je hem lichtjes kan buigen en als je hem bijv laat vallen dat hij niet gelijk kapot is

[mickeyvz]

compleet opvouwen is natuurlijk nog niet mogelijk, je blijft last hebben van kromstaan en zelf bij te ver buigen van een vouwrand