Нова технологія дозволяє друкувати гнучкі світлодіоди на струменевому принтері

Зусилля кількох виробників зі створення складаних телефонів призвели до появи дисплеїв, що згинаються, але вони, як і раніше, громіздкі та не те щоб дуже гнучкі. А якби ми могли згорнути наш мобільний телефон і покласти його в гаманець? Чи, якщо у нас немає кишені, можна було б намотати його на зап'ястя та носити як браслет?

Наступний крок у розвитку цифрових дисплеїв, який розробляється в Інженерній школі МакКелві Вашингтонського університету в Сент-Луїсі, може зробити це реальністю. Дослідники з лабораторії Чуана Ванга, доцента кафедри електротехніки та системної інженерії в Престонському університеті, розробили новий матеріал, який має найкращі якості LED та OLED технологій. Технологія виробництва, своєю чергою, спирається на струменевий принтер.

У чому суть проблеми

Органічні світлодіоди, виготовлені з невеликих молекул або полімерних матеріалів, є дешевими та гнучкими. "Їх можна зігнути або розтягнути, але вони мають відносно низьку продуктивність і короткий термін служби", - каже доцент Ванг. "Неорганічні світлодіоди, такі як micro-LED, мають високу продуктивність, надяскраве світіння та дуже надійні, але вони не гнучкі і дуже дорогі. Те, що ми зробили, - це органічно-неорганічне з'єднання. Це об'єднує найкраще з обох світів".

Вчені використовували особливий тип кристалічного матеріалу під назвою перовскіт з галогеніду металу, хоч і з деякими поліпшеннями. Замість традиційного нанесення речовини перовскіту на підкладку за допомогою роликового механізму вчені вирішили використати струменевий принтер. Це дозволяє економити матеріал, оскільки перовскіт може бути нанесений лише там, де він необхідний, з точністю, з якою літери та цифри друкуються на аркуші паперу. Процес йде набагато швидше, скорочуючи час виробництва з понад п'яти годин до менш ніж 25 хвилин.

Ще одна перевага використання методу струменевого друку здатна змінити майбутнє електроніки: перовскіт можна друкувати на різних нетрадиційних підкладках. Однак, щоб такий дисплей був гнучким, друк твердих світлодіодів на м'якій підкладці не підійде. Самі світлодіоди мають бути гнучкими. Перовскіт таким не є.

У чому суть рішення

Ведучий автор Цзіньї Чжао, кандидат наук у лабораторії Ванга, зміг вирішити цю проблему, вбудувавши неорганічні кристали перовскіту в органічну полімерну матрицю з полімерних сполучних. Сформовані таким чином зразки PeLED виявляються еластичними та розтяжними за своєю природою.

Звучить просто, але це досягнення – результат боротьби з цілим рядом труднощів. Головним з них є запобігання змішуванню різних шарів матеріалу, які розташовані як сендвіч, для досягнення бажаного результату. Зрештою, і це було вирішено, і тепер Керівництво з управління технологіями університету оформило патент на технологію та метод виробництва.

Перспективи

Дисплеї PeLED, про які йдеться, можуть бути лише першим кроком революції в електроніці: стіни квартир, наприклад, забезпечуватимуть освітлення або навіть отримуватимуть можливість демонстрації фільмів. Такі дисплеї можуть бути використані для створення легких пристроїв для носіння, гнучких і простих у виробництві.

Джерело: scitechdaily

Ілюстрації: Wustl/Wang Lab