Изследователи от университета в Бингхамтън са се научили да създават електроника върху обикновена пергаментова хартия, която може да се намери във всяка кухня. С помощта на лазер на базата на въглероден диоксид те създават резистори, кондензатори и проводящи писти с ширина до 250 микрометра, без да използват силиций или пластмаса. Устройствата са екологично чисти: те се разграждат в почвата в рамките на седмици.

Методът се основава на една проста идея. Първоначално пергаментовата хартия се покрива с тънък слой силикон, който отблъсква водата. С лазер това покритие се отстранява селективно, като се разкриват абсорбиращите целулозни влакна. В резултат на това на повърхността се образуват микроканали, през които се прекарва проводимо мастило на водна основа за формиране на електронни компоненти.

Използвайки тази технология, изследователите са успели да създадат резистори, кондензатори, взаимовръзки и аналогови филтри директно върху хартията. В зоните, където лазерът обработва повърхността, материалът става податлив на функционалното мастило, което позволява прецизното формиране на елементите на веригата. Необработените зони запазват изолационните си свойства благодарение на силиконовото покритие, което предотвратява изтичането на мастилото.

В същото време параметрите на компонентите могат да се регулират гъвкаво: съпротивлението на резисторите се променя благодарение на състава на мастилото, капацитетът на кондензаторите е съобразен със задачата, а проводящите писти имат характеристики, сравними с елементите на традиционната електроника.

Разработката е резултат от повече от десетилетие изследвания в областта на така наречената „хартиена електроника“ – електроника, базирана на хартия. Преди това екипът е създал подобни на кутийки кибрит хартиени биобатерии, сензори и носими устройства, работещи, например, с пот, слюнка или бактерии. Липсващият елемент обаче е бил компактни и прецизни схеми, които могат да интегрират всички компоненти в една система.

Учените са се опитали да създадат такива схеми, използвайки хроматографска хартия и восъчни шаблони. Восъчните бариери, които определят контурите на елементите, обаче се размиват и разстилат при нагряване. Това не позволява да се направят елементите компактни: минималният им размер достига милиметър, а самите схеми имат мащаб от десетки сантиметри. Новият лазерен подход реши този проблем: широчината на елементите сега е 250 микрометра, а разстоянието между тях е около 300 микрометра.

Допълнително предимство на технологията е нейната екологичност. Използваното мастило не съдържа токсични вещества, а самите устройства могат да се компостират или изгарят, без да вредят на околната среда. При необходимост експлоатационният срок може да бъде удължен чрез защитен силиконов слой, който не влияе на електрическите характеристики.

Изследователите смятат, че подобни разработки ще открият пътя към масовата поява на евтини електронни устройства за еднократна употреба – от медицински тестови ленти и „интелигентни“ превръзки до сензори в опаковките на храни и системи за мониторинг на околната среда. В бъдеще хартиената електроника може да се превърне в основа на цял клас автономни биоразградими технологии, които просто изчезват без следа след употреба.

Всичко важно от света на технологиите, директно в пощата ти.

С абонирането приемате нашите Условия и Политика за поверителност. Може да се отпишете с един клик по всяко време.