Электронные устройства развиваются во многих отношениях. Два основных драйвера – потребность сделать электронные устройства меньше и потребность сделать их гибкими (для рынка носимой электроники). Обычные схемы могут быть сделаны довольно компактными, но, как правило, недостаточно гибкими, чтобы приспособиться к конформным изменениям, необходимым для гибких/носимых электронных приложений. На сегодняшний день в перспективе есть два варианта, которые появились в качестве альтернативы обычным схемам. Во-первых, это нанопровода (или молекулярные провода) и чернила из проводящих наноматериалов, которым будет посвящен данный рассказ.
С точки зрения коммерческого потенциала, использование чернил на основе наноматериалов идет намного дальше, чем нанопровода, хотя есть случаи, когда серебряные нанопровода были включены в состав чернил для использования в коммерческих прототипах. У чернил на основе наноматериалов есть проблемы с рецептурой и оптимизацией, как и у любой рецептуры, но здесь коммерческий потенциал намного превышает коммерческий потенциал других вариантов, и поэтому компании проводят много исследований, чтобы решить эти проблемы, увеличить производство, и сделать их жизнеспособным вариантом для многих коммерческих приложений.
Чернила на основе наноматериалов бывают разных форм и используют все, от 2D-листов наноматериалов до 3D-наночастиц и 1D-нанопроводов, охватывая при этом широкий спектр потенциальных составов элементов. Как только наноматериалы были включены в форму чернил, их стало возможным наносить на поверхность, чтобы они действовали как проводящая среда между различными электронными компонентами, и чернила, по сути, становятся пригодной для печати, гибкой и ультратонкой электронной схемой.
Графен показал себя одним из самых многообещающих благодаря присущей ему гибкости, электропроводности и свойствам подвижности носителей заряда, но есть и другие, которые также проходят испытания для коммерческого применения – с медными наночастицами и серебряными нанопроводами, которые являются парой потенциальных вариантов. Но в нынешнем виде поле широко открыто, и до тех пор, пока оно может преодолеть некоторые из начальных проблем прорезывания зубов, которые есть у любой новой формулы, существует огромный потенциал для революции на рынках гибкой/носимой электроники, а также для создания многих компактных повседневных устройств.
Одной из самых больших проблем, стоящих на пути их широкого использования, является поиск наилучших подходов к однородному производству наноматериалов, эффективному диспергированию наноматериалов в чернилах и однородной печати на поверхности. Одним из ключевых факторов является то, что все эти области взаимосвязаны и связаны с оптимизацией красок, включая их оптимизацию для больших объемов производства (т. е. масштабирование), поэтому стоящая задача не так страшна, как может показаться на первый взгляд.
Что касается наноматериалов, то можно производить несколько исходных продуктов с разницей в размерах и свойствах, что может повлиять на конечный состав чернил. Для составов, если активные наноматериалы не распределены равномерно, это может привести к областям с высокой проводимостью и отсутствием проводимости, что означает, что чернила нельзя использовать в качестве полной схемы. Кроме того, печать на поверхности должна быть однородной, чтобы избежать образования участков с различной толщиной. Все три из этих областей являются одними из ключевых проблем, стоящих перед сектором чернил с проводящими наноматериалами, и это области, над которыми в настоящее время ведется работа. Как и в случае с любым новым продуктом, особенно с наноматериалами, всегда будут возникать опасения по поводу безопасности. Тем не менее, это кое-что для другого дня, так как это целая область внутри себя, но на фронте нанобезопасности проводится много процессов, чтобы сделать их пригодными для использования потребителем и менее опасными для рабочих.
Учитывая, что их широкое применение будет реализовано в электронике, все эти проблемы необходимо оптимизировать и усовершенствовать, прежде чем мы увидим широкое использование чернил из наноматериалов в повседневных продуктах. Тем не менее, смотреть только на проблемы – не лучший вариант на перспективу, поскольку многие компании, государственные органы и ассоциации стремятся решить эти проблемы, и лучше всего смотреть на потенциал после того, как эти области будут устранены.
Более того, проводящие чернила из наноматериалов все еще находятся на ранней стадии развития и, как и многие другие технологии, устройства и продукты, должны пройти этапы эффективной разработки, оптимизации и масштабирования, прежде чем они станут пригодными для широкого коммерческого использования. Таким образом, это будет только вопросом времени, когда они будут использоваться во многих секторах, поскольку наука, стоящая за ними, является надежной, о чем свидетельствует большой объем проделанной академической работы, и это просто этапы обработки и разработки. что нужно довести до совершенства.
Следует отметить, что производство чернил из наноматериалов должно быть расширено в гораздо больших объемах, чем в настоящее время, иначе они не будут финансово конкурентоспособными на уже конкурентном рынке. Опять же, проекты и исследования, связанные с увеличением производства чернил из наноматериалов, также направлены на снижение стоимости продуктов, а также на то, чтобы сделать их более однородными и более качественными, поэтому вполне вероятно, что факторы стоимости и качества будут улучшаться.
Потенциал их применения огромен, и уже созданы прототипы в области гибких устройств и солнечных элементов для создания новых емкостных сенсорных экранов и ультратонких фотоэлектрических элементов из селенида меди-индия-галлия (CIGS) соответственно. В ходе университетских разработок также были реализованы прототипы текстильных изделий, в которых используются контуры проводящих чернил из наноматериалов для соединения датчиков и точек передачи данных вместе для приложений мониторинга здоровья и физической формы. Хотя это несколько областей, которые уже демонстрируют коммерческий потенциал и уже находятся на стадии прототипа, есть также много других, в которых есть потенциал для использования чернил из проводящих наноматериалов. Другие приложения включают ЖК-дисплеи, светодиодные устройства, тонкопленочные транзисторы, метки радиочастотной идентификации (RFID), медицинские датчики и прозрачные электроды, и это лишь некоторые из них. Более того, любое приложение, которое хочет использовать гибкие или носимые технологии, является ключевой областью применения чернил из наноматериалов. Область печатаемых устройств является еще одним будущим соображением, поскольку некоторые компоненты уже могут быть напечатаны, а сочетание печатаемых компонентов с печатаемыми наночернильными схемами также может помочь продвинуть сектор печатающих устройств вперед.
Чернила на основе наноматериалов обладают огромным потенциалом для того, чтобы сделать гибкие, пригодные для носки и печати электронные устройства широко распространенной коммерческой реальностью, а также помочь уменьшить размер многих повседневных устройств. Это может быть сделано с помощью чернил, действующих как проводящий канал между компонентами, так что он по существу становится печатной, гибкой и ультратонкой схемой.
© digitrode.ru