Nhóm nghiên cứu của Đại học Bang North Carolina, Hoa Kỳ, đã thành công trong việc phát triển một công nghệ mới cho phép in ấn màng mỏng oxit kim loại siêu mỏng, trong suốt và có độ dẫn điện cao ở nhiệt độ phòng. Công nghệ này hứa hẹn mang lại hiệu suất cao hơn và các phương pháp sản xuất đa dạng hơn cho các sản phẩm điện tử, bao gồm màn hình cảm ứng của điện thoại thông minh, màn hình máy tính và các linh kiện điện tử chịu nhiệt độ cao.
Mục lục
Công nghệ kim loại lỏng và bề mặt cong hình trăng lưỡi liềm tạo ra cơ chế in ấn kiểu ốc sên.
Quá trình sản xuất màng oxit kim loại truyền thống đòi hỏi thiết bị nhiệt độ cao, tốn nhiều thời gian và chi phí đắt đỏ, đồng thời tốc độ in chậm. Công nghệ mới sử dụng kim loại lỏng, dựa trên màng oxit kim loại hình thành tự nhiên khi kim loại tiếp xúc với không khí, và sử dụng hai tấm kính kẹp kim loại lỏng, tận dụng “mặt cong” hình thành do sức căng bề mặt để in.
Bề mặt cong của mặt trăng được phủ một lớp oxit kim loại, giống như một lớp cao su mỏng bao bọc quả bóng nước. Khi bề mặt cong của mặt trăng trượt trên bề mặt vật liệu nền, các lớp oxit ở phía trước và phía sau sẽ được chuyển đều lên bề mặt, để lại một lớp màng oxit kim loại siêu mỏng với độ dày chỉ khoảng 4 nanomet, giống như vết nhớt mà ốc sên để lại khi bò. Điều đặc biệt hơn nữa là bề mặt cong liên tục tạo ra lớp oxit mới trong quá trình in, cho phép quá trình in tiếp tục diễn ra.
Hiệu suất vượt trội: Trong suốt, dẫn điện, chịu nhiệt và dẻo dai.
Mặc dù có độ dày cực mỏng, màng mỏng này vẫn sở hữu tính dẫn điện và độ trong suốt tương tự như kim loại. Nhóm nghiên cứu cho biết, ngay cả trong môi trường nhiệt độ cao, màng mỏng vẫn duy trì được tính dẫn điện ổn định. Kết quả thí nghiệm cho thấy, màng mỏng có độ dày 4 nanomet có thể chịu được nhiệt độ lên đến 600°C, và nếu độ dày được tăng lên 12 nanomet, nó có thể chịu được ít nhất 800°C.
Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng đã thành công trong việc in các oxit kim loại này lên vật liệu nền polymer linh hoạt, tạo ra các bảng mạch có thể uốn cong. Ngay cả sau khi trải qua tới 40.000 lần thử nghiệm uốn cong, các bảng mạch này vẫn duy trì được tính dẫn điện và tính toàn vẹn cấu trúc.
Cấu trúc hai lớp và ứng dụng của vàng giúp nâng cao độ ổn định.
Các màng oxit kim loại này có cấu trúc hai lớp độc đáo, với hàm lượng oxy cực thấp ở vùng trung tâm và có tính kim loại cao hơn, do đó sở hữu tính dẫn điện xuất sắc. Các nhà nghiên cứu còn phát hiện ra rằng việc bổ sung một lượng nhỏ nguyên tố vàng vào màng có thể ngăn chặn quá trình oxy hóa ở vùng trung tâm, giúp duy trì tính dẫn điện trong thời gian dài. Điều này đã phá vỡ tính chất vật lý thông thường của vàng, vốn khó kết hợp với oxit.
Ứng dụng đa dạng và tiềm năng trong tương lai
Công nghệ này không chỉ có thể áp dụng cho nhiều loại kim loại lỏng và hợp kim, mà còn có thể điều chỉnh thành phần của màng mỏng để phù hợp với các yêu cầu chức năng khác nhau, mang lại độ linh hoạt cao. Các nhà nghiên cứu thậm chí đã thành công trong việc chuyển màng mỏng sang các vật liệu nền không truyền thống như lá cây, cho thấy tiềm năng ứng dụng trong các thiết bị di động hoặc không truyền thống trong tương lai.
Cộng tác viên chính, Giáo sư Michael Dickey của Đại học Bang Bắc Carolina cho biết: “Chúng tôi đang giữ quyền sở hữu trí tuệ của công nghệ này và hy vọng sẽ hợp tác với các đối tác trong ngành để khám phá tiềm năng thương mại hóa và ứng dụng của nó.”
Nghiên cứu này đã được chính thức công bố trên tạp chí （Science）.
Tài liệu tham khảo
- Các nhà khoa học đã phát triển công nghệ in ấn mới sử dụng oxit kim loại, mở ra một chương mới trong sản xuất linh kiện điện tử.
- New Metal Oxide Printing Technique Paves the Way for Transparent, Flexible Electronics
- “Ambient printing of native oxides for ultrathin transparent flexible circuit boards” by Minsik Kong, Man Hou Vong, Mingyu Kwak, Ighyun Lim, Younghyun Lee, Seong-hun Lee, Insang You, Omar Awartani, Jimin Kwon, Tae Joo Shin, Unyong Jeong and Michael D. Dickey, 15 August 2024, Science.
DOI: 10.1126/science.adp3299
(圖片來源：北卡羅萊納州立大學-Minsik Kong)
Về mài mòn: Chúng tôi cung cấp các điều chỉnh tùy chỉnh để điều chỉnh tỷ lệ theo nhu cầu gia công, nhằm đạt hiệu quả tối đa.
Hãy liên hệ với chúng tôi, sẽ có chuyên gia hỗ trợ giải đáp cho bạn.
Nếu cần báo giá tùy chỉnh, hãy liên hệ với chúng tôi.
Thời gian hỗ trợ khách hàng: Thứ Hai đến Thứ Sáu, từ 09:00 đến 18:00.
phone：07 223 1058
Nếu có chủ đề muốn tìm hiểu hoặc không thể nói rõ qua điện thoại, hãy nhắn tin trực tiếp qua Facebook nhé~~
honway fb：https://www.facebook.com/honwaygroup
Các bài viết mà bạn có thể quan tâm…
[wpb-random-posts]
