Как ИИ изменит нашу жизнь — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
21 ноября
Сколтех
1 776

Запатентован метод изготовления графеновых структур для массового производства гибкой прозрачной электроники

4.5

Исследователи из Сколтеха запатентовали метод синтеза графеновых структур, при помощи которого можно создавать функциональные графеновые компоненты произвольной формы со 100-нанометровым разрешением на гибкой прозрачной подложке для изделий гибкой и прозрачной электроники. Благодаря предложенному подходу удается избежать образования дефектов, которые возникают в общепринятом на сегодня технологическом процессе переноса графена между подложками и приводят к снижению качества.

Запатентован метод изготовления графеновых структур для массового производства гибкой прозрачной электроники / ©Getty images

«Когда речь заходит о гибкой и прозрачной электронике, в первую очередь обычно говорят о более удобных нательных сенсорах для мониторинга пульса, дыхания, насыщения крови кислородом, которые бы снимали и пересылали необходимые показатели, например, на телефон или фитнес-браслет, — рассказывает один из изобретателей, аспирант Сколтеха Алексей Шиверский.

— Но представьте себе: когда технология станет доступной и эффективной, она будет повсюду. Как чайник с блютусом или робот-пылесос с вайфаем — сперва вам кажется, что они и не нужны, но со временем к ним привыкаешь и воспринимаешь как удобство, без которого уже не комфортно. Так и гибкая и прозрачная электроника, которая, я верю, будет в будущем повсюду».

Сегодня роль проводника в гибкой прозрачной электронике играют металлические сетки, внедренные в полимер или стекло. В основном используются медь, серебро и, если говорить о совсем дорогих устройствах, то золото и платина. Проблема в том, что, например, в случае металлических сеток, используемых для нагревания стекла, их можно лишь с натяжкой назвать прозрачными. Они неплохо справляются, но все-таки даже самая тонкая сетка «съедает» где-то треть проходящего через нее света.

Графен, обладая очень хорошей электропроводностью, является более прозрачным и менее заметным материалом, так как металлические сетки зачастую видны невооруженным глазом. Кроме того, ряд исследований показывает, что графен обладает большей усталостной прочностью при изгибе, чем металлические сетки, что означает, он прослужит дольше в качестве гибкого элемента.

Также стоит учитывать, что сырье для изготовления графена несравнимо дешевле и экологичнее, чем для производства чистых металлов. И графен, в отличие от меди и серебра, не подвержен окислению.

Одна из трудностей на пути к широкому применению графена в гибкой прозрачной электронике связана с проблемой переноса этого материала с временной подложки, на которой производится синтез, на постоянную, которая придает ему форму, необходимую для данного устройства. Сейчас для этого используется метод Ленгмюра — Блоджетт, который плохо масштабируется и вносит в графен дефекты, ухудшая его характеристики. Ученые из Сколтеха предложили ему альтернативу.

«Для выращивания графена традиционно используется плоская временная подложка. В методе Ленгмюра — Блоджетт, после синтеза ее растворяют, и графеновая пленка остается плавать на поверхности жидкости. Под неё подводят постоянную подложку нужной формы, и материал принимает эту форму — как раз в этот момент и происходит деформация листа графена, приводящая к возникновению дефектов», — пояснил Шиверский.

«Разработанный в Сколтехе метод предполагает, что временная подложка должна соответствовать итоговой форме. Постоянная подложка наносится со стороны графеновой пленки, после чего временная удаляется. Так как графен осаждается сразу в нужной форме и его не нужно „натягивать“, по научному, драпировать, на конечную подложку, дефектов, например, складок не образуется.

При этом за счет 3D формы исходной подложки достигается существенное расширение возможностей по сравнению с традиционными методами, так как электронные схемы уже не обязательно делать плоскими, или с формой близкой к плоской, но как угодно сложными в трехмерном пространстве с разрешением в сотни нанометров», — добавил Сергей Абаимов, другой автор патента, старший преподаватель Сколтеха. Также он уточнил ряд особенностей процесса: «В патенте раскрывается конкретный оптимальный метод, испытанный в лаборатории: на медной каталитической подложке формируется маска из фотополимера в форме синтезируемой графеновой структуры.

Затем подложка покрывается слоем хрома, после чего полимер удаляется и на ней остается негативная маска из хрома требуемой нам формы. Почему хром? Потому что он выдерживает высокую температуру синтеза графена и пассивирует его рост в закрытых областях. Однако патент не ограничивался данным методом, но также содержал положения общего характера — как в части описания, так и в формуле, охватывая широкий круг альтернативных подходов».

«Я ожидал, что придется пройти через несколько редакций, но к моему удивлению, заявку на этот сложный, многоуровневый патент одобрили сразу, были лишь правки технического характера, — добавил Абаимов. — Надеюсь, что наша работа найдет широкое применение и обеспечит России передовые технологии в области гибкой и прозрачной электроники». 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 13:24
Александр Березин

Глава Daimler Мартин Даум и Билл Гейтс в разное время, но вполне единодушно отмечали, что законы физики делают грузовую фуру — ключевой элемент современных перевозок — несовместимой с чистой электротягой. Многотонная батарея отнимает слишком много пространства и веса у коммерческого груза, поэтому проекты Tesla Semi Дауму и Гейтсу представлялись «непрактичными». А теперь Илон Маск наконец начал поставки этого грузовика — и просачивающиеся данные о его реальной массе показывают, что Гейтс и Даум ошибались. Как Маску удалось то, что все в один голос считали настолько невозможным, что никто даже не попытался составить ему конкуренцию? И почему это изменит мир вокруг нас?

Вчера, 17:18
Сергей Васильев

Интерферометр, плечи которого разнесены по разным континентам Земли, сможет увидеть рождение первых звезд во Вселенной и заметить работу радаров на далекой экзопланете, где, возможно, есть жизнь.

Вчера, 15:46
Ольга Иванова

Отработка навыка игре на таком сложном музыкальном инструменте, как фортепиано и пианино, в течение всего одного часа в неделю оказалось способно улучшить работу мозга почти во всех сферах деятельности. Даже в тех, которые не связаны с музыкой. Кроме того, такая деятельность снизила уровень стресса, тревоги и уменьшила депрессивные симптомы.

2 декабря
Алиса Гаджиева

Серию секретных рисунков и надписей, добавленных таинственной женщиной-переписчицей, обнаружили в рукописи возрастом более 1200 лет.

2 декабря
Анна Новиковская

Найти лекарство от старости — заветная мечта человечества, но вполне может оказаться, что для мужчин и для женщин их придется разрабатывать по отдельности. Во всяком случае, один из самых многообещающих антивозрастных препаратов, рапамицин, по-разному воздействовал на самцов и самок дрозофил, продлив жизнь одним и не повлияв на других.

Вчера, 13:24
Александр Березин

Глава Daimler Мартин Даум и Билл Гейтс в разное время, но вполне единодушно отмечали, что законы физики делают грузовую фуру — ключевой элемент современных перевозок — несовместимой с чистой электротягой. Многотонная батарея отнимает слишком много пространства и веса у коммерческого груза, поэтому проекты Tesla Semi Дауму и Гейтсу представлялись «непрактичными». А теперь Илон Маск наконец начал поставки этого грузовика — и просачивающиеся данные о его реальной массе показывают, что Гейтс и Даум ошибались. Как Маску удалось то, что все в один голос считали настолько невозможным, что никто даже не попытался составить ему конкуренцию? И почему это изменит мир вокруг нас?

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

24 ноября
Анна Новиковская

В то время как основные мировые языки со временем упрощают письменность, существует одно яркое исключение: китайский язык. За свою историю, насчитывающую три тысячелетия, его система письма становилась только сложнее и до сих пор остается крайне сложной для изучения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: