นักวิทยาศาสตร์พัฒนาเทคโนโลยีการพิมพ์ที่อุณหภูมิห้องสำหรับฟิล์มบางออกไซด์ของโลหะ ซึ่งคาดว่าจะปฏิวัติกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์

ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัย North Carolina State ในประเทศสหรัฐอเมริกา ได้พัฒนาเทคโนโลยีใหม่ที่สามารถพิมพ์ฟิล์มโลหะออกไซด์ที่มีความบางเป็นพิเศษ โปร่งใส และนำไฟฟ้าได้สูงที่อุณหภูมิห้องได้สำเร็จ ซึ่งคาดว่าจะนำมาซึ่งวิธีการผลิตที่มีประสิทธิภาพและหลากหลายมากขึ้นสำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ รวมไปถึงการใช้งานต่างๆ เช่น หน้าจอสัมผัสของสมาร์ทโฟน จอคอมพิวเตอร์ และส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ทนต่ออุณหภูมิสูง

เทคโนโลยีโลหะเหลวและเมนิสคัสสร้างกลไกการพิมพ์คล้ายหอยทาก

การผลิตฟิล์มโลหะออกไซด์แบบดั้งเดิมต้องใช้อุปกรณ์ที่มีอุณหภูมิสูง ใช้เวลานานและมีค่าใช้จ่ายสูง และมีความเร็วในการพิมพ์ช้า เทคโนโลยีใหม่ใช้โลหะเหลวเป็นพื้นฐาน โดยอาศัยฟิล์มออกไซด์ของโลหะที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติเมื่อสัมผัสกับอากาศ โลหะเหลวนั้นถูกประกบอยู่ระหว่างแผ่นแก้วสองแผ่น และ “เมนิสคัส” ที่เกิดจากแรงตึงผิวของของเหลวนั้นถูกใช้ในการพิมพ์

เมนิสคัสนี้ถูกปกคลุมด้วยชั้นของโลหะออกไซด์ เหมือนชั้นยางบางๆ ที่คลุมลูกบอลน้ำ ขณะที่เมนิสคัสเลื่อนไปเหนือพื้นผิวของวัสดุ ชั้นออกไซด์ด้านหน้าและด้านหลังจะถูกถ่ายโอนไปยังพื้นผิวอย่างสม่ำเสมอ ทิ้งฟิล์มออกไซด์โลหะบางเฉียบที่มีความหนาเพียงประมาณ 4 นาโนเมตรไว้ข้างหลัง เหมือนกับเส้นทางเมือกที่หอยทากทิ้งไว้ขณะที่มันคลาน สิ่งที่พิเศษกว่านั้นคือเมนิสคัสจะสร้างฟิล์มออกไซด์ใหม่อย่างต่อเนื่องตลอดกระบวนการพิมพ์ ช่วยให้การพิมพ์สามารถดำเนินต่อไปได้

ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม: โปร่งใส นำไฟฟ้า ทนความร้อน และยืดหยุ่น

แม้ว่าฟิล์มจะมีความหนาบางมาก แต่ก็มีคุณสมบัตินำไฟฟ้าและมีความโปร่งใสเหมือนโลหะ ทีมนักวิจัยชี้ให้เห็นว่าฟิล์มสามารถรักษาสภาพการนำไฟฟ้าที่เสถียรได้แม้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง จากการทดลองแสดงให้เห็นว่าฟิล์มที่มีความหนา 4 นาโนเมตรสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้สูงถึง 600°C หากเพิ่มความหนาเป็น 12 นาโนเมตร จะสามารถทนความร้อนได้อย่างน้อย 800°C

นอกจากนี้ นักวิจัยยังประสบความสำเร็จในการพิมพ์ออกไซด์ของโลหะเหล่านี้บนพื้นผิวโพลิเมอร์ที่มีความยืดหยุ่นเพื่อสร้างแผงวงจรที่โค้งงอได้ซึ่งยังคงสภาพนำไฟฟ้าและความสมบูรณ์ของโครงสร้างไว้ได้แม้จะทดสอบการโค้งงอมากถึง 40,000 ครั้งก็ตาม

โครงสร้างสองชั้นและการใช้ทองคำเพื่อเพิ่มเสถียรภาพ

ฟิล์มโลหะออกไซด์เหล่านี้มีโครงสร้างสองชั้นที่มีเอกลักษณ์เฉพาะ โดยมีออกซิเจนในบริเวณตรงกลางน้อยมาก ซึ่งมีความเป็นโลหะมากกว่า และด้วยเหตุนี้ จึงมีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม นักวิจัยยังพบว่าการเติมทองคำปริมาณเล็กน้อยลงไปในฟิล์มยังช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชันในบริเวณตรงกลางได้อีกด้วย ช่วยให้รักษาสภาพนำไฟฟ้าไว้ได้นานขึ้น วิธีนี้จะเอาชนะคุณสมบัติทางกายภาพที่โดยปกติแล้วทองจะรวมกับออกไซด์ได้ยาก

การใช้งานที่หลากหลายและศักยภาพในอนาคต

該技術不僅可應用於多種液態金屬與合金，還能調整薄膜成分以適應不同功能需求，具備高度靈活性。研究人員甚至成功將薄膜轉移至如樹葉等非常規基材上，展現出未來在可攜式或非傳統裝置上的應用潛力。

“เรากำลังรักษาสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญาของเทคโนโลยีนี้ไว้ และหวังที่จะสำรวจความเป็นไปได้ในการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์และการประยุกต์ใช้กับพันธมิตรในอุตสาหกรรม” ไมเคิล ดิกกี้ ศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยรัฐนอร์ทแคโรไลนา ซึ่งเป็นผู้เขียนร่วมกล่าว

งานวิจัยดังกล่าวได้รับการตีพิมพ์อย่างเป็นทางการในวารสาร“ศาสตร์”（Science）

อ้างอิง

• นักวิทยาศาสตร์พัฒนาเทคโนโลยีการพิมพ์โลหะออกไซด์ใหม่ เปิดบทใหม่ในการผลิตส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์
• New Metal Oxide Printing Technique Paves the Way for Transparent, Flexible Electronics
• “การพิมพ์แผงวงจรแบบยืดหยุ่นโปร่งใสบางเฉียบภายใต้สภาพแวดล้อมออกไซด์ธรรมชาติ” โดย Minsik Kong、Man Hou Vong、Mingyu Kwak、Ighyun Lim、Younghyun Lee、Seong-Un Lee、Insang You、Omar Awartani、Jimin Kwon、Tae Joo Shin、Unyong Jeong 和 Michael D. 185 月，202 月 202 月 202 月 202 月科學。 DOI: 10.1126/science.adp3299

(เครดิตภาพ: มหาวิทยาลัยแห่งรัฐนอร์ทแคโรไลนา-มินซิก คอง)

สำหรับการบด เรามีการปรับแต่งตามความต้องการในการประมวลผล เพื่อให้มีประสิทธิภาพสูงสุด

ยินดีต้อนรับที่จะติดต่อเรา เราจะมีคนที่จะตอบคำถามของคุณ

หากคุณต้องการใบเสนอราคาแบบกำหนดเองโปรดติดต่อเรา

เวลาทำการฝ่ายบริการลูกค้า : จันทร์ – ศุกร์ 09:00~18:00 น.

โทร : 07 223 1058

หากมีข้อสงสัยหรือคำถามที่ไม่ชัดเจนทางโทรศัพท์ โปรดอย่าลังเลที่จะส่งข้อความส่วนตัวถึงฉันทาง Facebook ~~

เฟซบุ๊ก HonWay: https://www.facebook.com/honwaygroup

คุณอาจสนใจ…