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美用無害納米硅晶體制造“電子墨水”

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来源: 作者: 2019-04-02 01:19:01

美用無害納米硅晶體制造“電子墨水”
作者:劉霞 來源:科技日報

據物理學家組織網7月30日報道,美國科學家已經克服了由廉價、耐用且無毒的化學材料制成電子設備和太陽能電池的技術障礙。這意味著成本僅幾美元的電子觸摸板和便宜的太陽能電池離我們更近了。研究發表在最新一期的《自然·通訊》雜志上。

  該研究的合作者之一、明尼蘇達大學的機械工程學教授烏維·科特沙根表示:“最新技術讓發展中國家的孩子能利用不足10美元的觸摸板學習;家用太陽能電池的成本最終會有望低于化石燃料的成本。”

  明尼蘇達大學和國家可再生能源實驗室(NREL)的科學家們用無毒的納米尺度硅晶體制造出專用的墨水——“電子墨水”。這種“電子墨水”可用于塑料印刷,從而制造出廉價的電子設備。

  該研究的領導者、明尼蘇達大學機械工程學博士蘭斯·維勒表示,制造電子設備的過程類似于將數字印刷在壘球運動衫上,但比這要困難很多,這種硅電子墨水在使用過程中會遇到兩個問題。

  首先,一般情況下,為了制造出保存期限很長的“電子墨水”,科學家們需要用到名為“配體”的有機分子,但打印結束后,這些分子會使有害物沉積在薄膜內,導致具有電子屬性的薄膜性能變差而無法用來制造電子設備。另外,為了增加薄膜的電學性能,科學家們還需要使用一個名為“摻雜”的過程,朝其中添加有瑕疵的納米粒子。

  新方法解決了上述兩個問題。科學家們使用一種離子化的氣體——非熱等離子體,不僅制造出了硅納米晶體,而且,也用一層氯原子將其表面覆蓋,這層氯原子會同很多廣泛使用的溶劑相互作用,這就意味著不再需要使用配體分子,就能制造出保存壽命很長的硅墨水。而且,他們也發現,在這種硅墨水打印出來的薄膜中自然摻雜著溶劑,從而將薄膜的導電性提高了1000倍。

  科特沙根說:“最新研究意味著,我們朝著利用無毒的化學物質制造出更純凈、更穩定的電子墨水更近了一步,我們希望最新研究能讓每個人都大大受益。”

 

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