“漏洞百出”,让柔性薄膜电子产品更耐用

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发布时间: 20-05-1823:07

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反复的弯曲会对柔性导体造成不可修复的损坏,形成微观的裂纹。在柔性电子设备进入我们的生活之前,开发出具有成本效益的方法来解决这个问题是一个先决条件。

柔性电子的广泛商业化和应用前景,使全世界的研究人员一直在寻找提高其性能和耐久性的方法。从可穿戴式智能设备到太阳能电池和健康传感器,柔性电子器件在工程领域大有可为。 不幸的是,柔性器件通常和它们的外观一样脆弱;弯曲等机械变形会诱发微观裂纹的形成和传播,最终导致器件失效。

在最近的一项研究中,由韩国大邱庆北科学技术研究所的Jae Eun Jang教授领导的研究小组发现了一种方法,可以大大提高电子器件中的关键部件——薄膜柔性电极和晶体管的耐久性。这个方法很简单:取一张标准的柔性导电薄膜,在其上填上微米大小的孔,并以人字形的方式进行填充。

研究人员实际上是从土木工程中汲取的灵感,Jang教授解释说。"我们偶然路过一个建筑工地时,看到了带孔的钢板,这些钢板经常被用于建筑工程中。我们知道这些带孔的钢板是用来减少应力的。我们认为这种方法在微观领域也可以成为一种解决方案,根据这个想法,我们开始进行实验。" 在力学领域,"应力 "一词指的是材料的颗粒之间相互施加的力。外力会增加材料的应力,并能诱发裂纹的形成。

在常规的薄膜柔性导体中,弯曲时裂纹会在随机位置形成。但是,如果柔性导体上有微米大小的孔阵列,材料的应力分布会发生变化,因此,裂纹只在孔的边缘附近的特定位置形成,并在很短的距离内扩散。通过模拟和实验证明,这使得他们的柔性金属电极能够承受成千上万次的弯曲运动。Jang教授说。"我们的器件能够保持电导率高达30万次弯曲,这意味着它们每天可以被弯曲80次以上,持续10年。" 更重要的是,与其他提高柔性电子器件耐久性的方法相比,所提出的方法成本低廉,而且利用显示行业已经采用的设备,易于采用。

论文标题为《Stress Release Effect of Micro-hole Arrays for Flexible Electrodes and Thin Film Transistors》。

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