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-透明、可彎曲,可降解的納米晶體管(照片由同濟大學提供)
本報訊(記者張炯強)在歐美科幻大片中,人們經常可以看到片中人物拿着神奇的電子產品,它們全透明、可彎曲,揮手之間,或播放影像,或突然消失。記者昨天從同濟大學獲悉,由該校材料科學與工程學院黃佳教授、美國馬里蘭大學科研團隊等共同研究的一項成果,向“紙質電子產品”邁出重要一步,科幻電影中的幻想也許不久將變爲現實。據悉,這項研究成果近日發表於國際納米科學技術領域權威期刊《ACS Nano》雜誌。論文中,黃佳等專家介紹,他們以全透明、可彎曲、可降解的“納米紙”爲襯底,成功製造出同樣透明、可彎曲、可降解的半導體器件。
“透明化、可彎曲,是電子產品未來發展的兩個重要方向。我們這一研究成果最大的創新點,是將全透明、可彎曲、可降解這幾大功能和特性同時整合在一個器件上。”黃佳介紹說,如果將電子產品做在塑料上,雖然可彎曲也透明,但無法降解,最終會產生出大量的電子垃圾;而要將電子產品做在紙張上,則面臨不少困難,對相關技術和製備工藝提出了挑戰。
“普通紙張纖維粗,透光但不透明;而且普通紙張的表面粗糙,凹凸不平,要在它上面製備半導體層,不僅很難形成完整、連續、均勻的膜,而且還容易導致晶體管漏電。”黃佳說,爲此,研究團隊就將普通造紙所用的木漿纖維特殊處理,使其尺度達到納米量級。如此製作出來的“納米紙”可有效減少對光的吸收和散射,不僅變得透明,而且其表面有如塑料一般光滑,這爲接下來在它上面製備性能優良的晶體管奠定了重要基礎。
以這一新型“納米紙”爲襯底材料,研究團隊在它上面一層層製造出由碳納米管、絕緣層、有機半導體組成的晶體管,其透明度高達84%,而且可彎曲。實際的性能測試表明,即便將整個器件以3.5毫米的半徑彎曲起來時,它上面的透明晶體管仍能保持優良的工作性能。
“‘可溶性’是有機半導體材料的一大優點,這也使得通過全打印方式來製備器件成爲可能,這樣一來將大大降低電子產品的成本。”黃佳教授說,“或許在不久的將來,人們就能利用可再生資源印刷出透明可彎曲的電子設備,類似於電影《哈利波特》中‘魔法報紙’的紙質電子產品就會出現。從理論上說,這將是邁向環保紙質電子產品的第一步。”