Новости: Новые Материалы

В последнее время стало появляться все больше публикаций, посвященных получению эластичных проводников. Всплеск интереса к этой теме совпал по времени с началом массового производства OLED – дисплеев (в русскоязычной литературе в настоящее время общепринятой является аббревиатура ОСИД – органический светоизлучающий диод). Поэтому появление работы уже знакомого читателю «Нанометра» коллектива японских авторов, посвященной гибкой матрице с применением органических светоизлучающих диодов, было ожидаемо. Напомним, что в предыдущей работе этим авторам удалось получить композитную пленку перемешиванием ионной жидкости и одностенный углеродных нанотрубок, с последующим смешиванием с фторированным сополимером.

Для получения электронных схем большого размера нанесение из газовой фазы, фотолитография и механическая перфорация, применявшиеся для получения микросхемы на основе эластичных проводников в предыдущей публикации, не годятся. Выход был найден путем получения проводящих чернил, которые наносятся путем печати. Однако полученный ранее композитный материал обладает слишком низкой вязкостью, тенденцией к дезагрегации перед высушиванием и низкой эластичностью (для получения эластичного проводника в предыдущей работе композитный полимер наносили на эластичную смолу). Для повышения вязкости необходимо равномерно нанести углеродные нанотрубки на сополимер, при этом не укоротив их. Исследователями был предложен следующий путь синтеза: смесь ОУНТ, ионной жидкости (1-бутил-3-метилимидазолин бис(трифторметилсульфонил)имид) и 4-метил-2-пентанон были перемешаны при нормальных условиях. Затем разбухший гель был измельчен. К полученной пасте был добавлен 4-метил-2-пентанон и фторированный сополимер, вся смесь была перемешана при нормальных условиях, нанесена на стеклянную подложку методом drop-casting и нагрета. Полученная таким образом паста продемонстрировала вязкость (более 10 Па с), достаточную для использования в качестве чернил для печати.
Полученная паста была нанесена методом печати на эластомер (полидиметилсилоксан) (рис.1). Были исследованы электрические и механические свойства в зависимости от содержания нанотрубок (рис.2). При максимальной проводимости 102 См/см предел деформации составляет 29%, а при максимальном пределе деформации 118% проводимость составляет 9.7 См/см. Необходимо отметить, что при экстремальных значениях приложенного механического напряжения проводимость отличается от значения недеформированного эластичного проводника незначительно.

Используя разработанную методику, исследователями был создан эластичный дисплей, размером 16Х16 ячеек. Проводимость эластичных проводов в данном устройстве составляет 50 См/см, что близко к оптимальному значению соотношения проводимость / предел деформации. На рисунке 3 приведены оптические свойства ячейки дисплея при различных значениях напряжения на сканирующей шине, при фиксированных значениях напряжения на шине данных и напряжении тока смещения (-30 и -40 В соответственно) (рис. 4). Отчетливо видно, что яркость такой ячейки гораздо выше, чем при применении эластичных проводников на основе микрочастиц углерода и лишь немногим меньше в случае использования медных проводов.

Неоспоримым преимуществом предложенных в данной работе эластичных проводников, помимо высоких электрических, механических и оптических показателей, является возможность варьирования проводимости и предела деформации в широких интервалах, что позволяет получать проводники для использования в конкретном устройстве. Остается надеяться, что идеи исследователей в ближайшем будущем найдут свое воплощение в конечном коммерческом продукте.