Obvody z nanopapíru umožní vyrábět elektroniku z obnovitelných zdrojů

0

V této aktualitě najedeme na poněkud environmentální notu. Vzhledem k množství vyrobené (a posléze vyhozené) elektroniky by bylo značně přínosné, pokud by se integrované obvody daly vyrábět takzvaně z obnovitelných zdrojů. Ve výsledku by taková zařízení ovšem také měla přinést nižší celkové náklady. Jedním z nejvhodnějších materiálů pro takovouto ekologickou elektroniku by mohl být papír.

Na výrobu integrovaných obvodů z papíru se zaměřili výzkumníci z Marylandské univerzity. Tento materiál má vedle svého původu také tu výhodu, že na něm lze vytvářet elektronické obvody pomocí pigmentů, to znamená, že zařízení se na něj v podstatě tiskne. Pro toto použití ovšem není vhodný běžný papír. Místo něj vědci použili takzvaný nanopapír. V tom jsou vlákna celulózy neobyčejně jemná – jejich průměr dosahuje 10 nm, zatímco obvykle jsou mnohem hrubší, řádově mikrometrová. Takový nanopopapír se vyrábí aplikací oxidačních činidel na celulózovou surovinu.

Běžný papír má nerovný a nerovnoměrný povrch. Zvrásnění přitom znemožňuje snadnou výrobu integrovaných obvodů, jelikož samozřejmě brání v efektivním nanesení vodivých drah a tranzistorů. „Terénní nerovnosti“ na něm mohou být až desítky mikrometrů vysoké. Nanopapír je naopak díky jemnému vláknu rovný a hladký, podobně jako umělá hmota či sklo, takže je vhodný k natištění tranzistorů a vůbec integrovaných obvodů. Zároveň je tento materiál zcela průhledný, takže jej lze použít například k výrobě displejů, včetně těch průhledných.

Integrované obvody z nanopapíru

Na tomto základě marylandští vědci úspěšně vyrobili pokusné obvody, tvořené několika vrstvami naneseného materiálu. Nejprve se aplikuje podkladová vrstva z uhlíkových nanotrubic. Na ně pak přijdou vrstvy elektrického izolantu a polovodiče, v nichž jsou vytvořeny tranzistory. Nejsou však vyráběny klasicky z křemíku, nýbrž z organických sloučenin. Navrch pak přijdou elektrody, které jsou rovněž vyrobeny z uhlíkových nanotrubic. Tato vrstva zároveň dodává celému sendviči vyšší pevnost, která brání krabacení.

 

Výsledný papír je i s natištěnými tranzistory údajně také relativně ohebný, takže by mohl sloužit v pružných zařízeních, jaká možná chystá například Samsung. Tranzistory údajně propouštějí 84 % světla. Výsledky se prý ještě mohou zlepšit, pokud by se podařilo vyrobit nanopapír ještě hladší. Na to se také vědci napříště hodlají zaměřit. Pro (levnou) sériovou výrobu bude také potřeba vyvinout praktické metody tisku tranzistorů.

Ohebný wafer IBM, 28nm FD-SOI (Zdroj: SemiAccurate)
Ohebný wafer IBM, 28nm FD-SOI (Zdroj: SemiAccurate)

Ohebná elektronika se podle všeho stane skutečností překvapivě rychle, byť by si jí leckdo před pár lety možná ani neuměl představit. Na konferenci výrobců polovodičů sdružených v tzv. Common Platform ukázalo velmi ohebné tranzistory IBM. Představilo dokonce celý hotový wafer typu FD-SOI (fully-depleted SOI), vyrobený 28nm procesem. Šlo ovšem o testovací vzorky (rozměr desky je 150 mm) Jak vidíte na fotografii webu SemiAccurate, tyto čipy lze mačkat docela výrazně, aniž by prý mělo nějak drastický dopad na jejich fungování.

Zdroje: Chemical & Engineering News, SemiAccurate

Obvody z nanopapíru umožní vyrábět elektroniku z obnovitelných zdrojů

Ohodnoťte tento článek!