高效低成本电子贴 为物联网添砖加瓦

责任编辑:zsheng

2018-08-20 21:28:45

摘自:新民晚报

美国普渡大学生物医学工程和机械工程助理教授Chi Hwan Lee(我们就叫他李教授吧)说了这样一件事:加州的洛杉矶地处湾区,环境非常潮湿,所以金门大桥上的红色油漆往往会一块块地脱落。这当然是大家都想设法避免的,不过,李教授和团队巧制薄膜电子电路的方法,竟与这个场景类似。让我们细细道来。

美国普渡大学生物医学工程和机械工程助理教授Chi Hwan Lee(我们就叫他李教授吧)说了这样一件事:加州的洛杉矶地处湾区,环境非常潮湿,所以金门大桥上的红色油漆往往会一块块地脱落。这当然是大家都想设法避免的,不过,李教授和团队巧制薄膜电子电路的方法,竟与这个场景类似。让我们细细道来。

大家一定听过“物联网”。从智能手机、手表到建筑、机器部件、医疗设备,数以十亿计的物件,就在各自所在的位置充当无线传感器,扩展、连接成一个巨大无边的网络。几乎所有物体都能连接到物联网,相互感知,交流信息。

问题来了,这需要海量的电子器件啊。现今的大多数电子电路,都是在硅“晶圆”上制造的,只因为硅晶片能经受以后加工过程中的高温和化学腐蚀。经过高温和蚀刻之后,电子电路产品“脱颖而出”,而硅晶片则遭到裁切而损坏。因此每次制造电路,都得换用新的晶圆。这就“老贵”了。

我们来看看李教授团队的“大桥油漆剥离法”。实际上这项制造技术称为“转移印刷”,由普渡大学和弗吉尼亚大学的研究人员开发。微小的电子电路是印刷到晶圆表面的。电路印刷完成后,在其和晶圆之间插入可延展的金属层(如镍),以使印刷后的薄膜可以从硅材料上剥离。剩下的硅晶圆又用来制造下一批电路。于是,一块晶圆上可以制造出数量几乎无限的电子电路,又因为这一来省掉好几个制造步骤,大大降低了制造成本。

薄膜剥离时,晶圆浸没在室温的水中,水的帮助显著降低了机械应力,让薄膜自行脱离。由于不需要高温,不需要化学品,也称得上是环境友好的。

团队的试验还表明,电路部件在其从硅晶圆剥离、形成薄膜之前和之后,都能够正常工作。李说:“我们已经优化了过程,能以无缺陷的方式从晶片上剥离电子薄膜。”

薄膜修整后就是可用的“电子贴纸”,粘贴到任何表面上,能赋予后者所需的电子性能。比如,把乐高拼块变成“物联网”中的高科技传感器、固定在无人机上到危险地区去探测气体泄漏,或者贴在花盆上,让它能感知温度变化,适应植物的生长。

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