Еластични, гъвкави светодиоди обещават революция в електрониката
(снимка: CC0 Public Domain)
Усилията на редица производители да предложат сгъваеми телефони доведе до появата на огъващи се дисплеи, но те все още са тромави и не особено гъвкави. А какво ще стане, ако можем да навием мобилния си телефон на рулце и да го пъхнем в портфейла си? Или пък, ако нямаме джоб, да го навием на китката си и да го носим като гривна?
Следващата стъпка в цифровите дисплеи, която се разработва в Инженерното училище МакКелви във Вашингтонския университет в Сейнт Луис, може да направи това реалност. Изследователи в лабораторията на Чуан Ванг, асистент в катедрата по електротехника и системно инженерство в Престън М. Грийн, са разработили нов материал, който има най-добрите качества от LED и OLED технологиите. Производствената технология пък разчита на мастиленоструен принтер.
Органичните светодиоди, направени от малки молекули или полимерни материали, са евтини и гъвкави. „Можете да ги огънете или разтегнете, но те имат относително ниска производителност и кратък живот“, каза Ванг, цитиран от SciTechDaily. „Неорганичните светодиоди като microLED са с висока производителност, супер ярки и много надеждни, но не са гъвкави и са много скъпи. Това, което направихме, е органично-неорганично съединение. То събира най-доброто от двата свята“.
Учените са използвали определен тип кристален материал, наречен перовскит от метален халид, макар и с известно подобрение. Вместо традиционното нанасяне на перовскитната субстанция върху субстрата чрез ролков механизъм, учените решили да използват мастиленоструен принтер. Така се пести материал, защото перовскитът може да бъде депозиран само там, където е необходим, прецизността, с която се отпечатват буквите и цифрите върху лист хартия. Процесът е много по-бърз, намалявайки времето за производство от повече от пет часа на по-малко от 25 минути.
Друго предимство от използването на метода за мастилено-струен печат има потенциала да промени бъдещето на електрониката: перовскитът може да бъде отпечатан върху различни нетрадиционни субстрати.
За да е гъвкав подобен дисплей обаче, отпечатването на твърдите светодиоди върху меката подложка няма да свърши работа. Самите светодиоди трябва да бъдат гъвкави. Перовскитът не е такъв.
Водещият автор Джиний Джао, кандидат за докторантура в лабораторията на Ванг, успял да реши проблема чрез вграждане на неорганичните кристали на перовскита в органична полимерна матрица, направена от полимерни свързващи вещества. Така оформените PeLED мостри се оказват еластични и разтегливи по природа.
Звучи лесно, но постижението е резултат от борба с редица предизвикателства. Сред тях най-голямо е предпазването от смесване на различните слоеве материал, които са подредени подобно на сандвич, за да се постигне желаният резултат. В крайна сметка това също е решено, а сега Службата за управление на технологиите при Университета има чакащ патент за технологията и метода на производство.
Въпросните PeLED дисплеи може да са само първата стъпка от революция в електрониката: стените, например, биха осигурили осветление или дори способност да показват филми. Подобни дисплеи могат да се използват за създаване на леки носими устройства, които са гъвкави и същевременно лесни за производство.