Сотрудники Института физики полупроводников СО РАН разработали метод печати надежных устройств для гибкой электроники на 2D-принтере. Для этого они получили новый диэлектрический материал — фторированный графен. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ), а их результаты были опубликованы в журналах Physical Chemistry Chemical Physics и Nanotechnology. 

Гибкая (растягиваемая, изгибаемая) электроника в настоящее время рассматривается как одно из магистральных направлений развития технологий электроники будущего. Ученые считают, что в таких устройствах широко использующийся кремний может иметь только очень ограниченное использование, а его место займет монослойный материал графен — полуметалл, который можно получить из очищенного графита. Он может растягиваться на 25%, изгибаться, сворачиваться, при этом его свойства останутся почти неизменными. Его использование в электронных устройствах значительно уменьшает размеры и массу схемы, а также ее энергопотребление.

Для создания электронных устройств необходимо иметь материалы с разными свойствами – от проводников до изоляторов.

Материал, получаемый из графена, — оксид графена, изолятор, механические свойства которого позволяют применять его для создания устройств гибкой электроники, а прекрасно отработанная технология получения делает его доступным и дешевым материалом. Однако он имеет ряд существенных недостатков. Например, оксид графена не способен обеспечить надежную изоляцию (так как по нему всё-таки течет электрический ток) и обладает очень низкой стабильностью: даже незначительное повышение температуры за счет нагрева или протекания тока заметно увеличивает его проводимость. Всё это мешает использовать оксид графена в качестве диэлектрика — вещества, не проводящего электрический ток.

"Нами разработан простой способ получения другого диэлектрического материала на основе графена — фторированного графена. Мы показали, что пленки, полученные из фторированного графена, обладают уникальными диэлектрическими свойствами, однако механические свойства этого материала уступают свойствам оксида графена. Поэтому мы предложили создавать двухслойные пленки: если на поверхность оксида графена нанести тонкий (несколько нанометров) слой фторированного графена, то обе проблемы оксида графена решаются. Кроме того, нами предложен простой и дешевый способ получения пленок с отрицательным дифференциальным сопротивлением (свойство важное для многих приложений) на твердых и гибких подложках любой площади из суспензии частично фторированного графена. Также был найден целый класс подходящих материалов на основе фторированного графена для изготовления мемристоров", — рассказала один из авторов статьи Ирина Антонова, руководитель гранта РНФ, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института физики полупроводников СО РАН.

Мемристор — это пассивный элемент в микроэлектронике, способный изменять своё сопротивление в зависимости от протекающего через него заряда. Так как мемристоры могут выполнять одновременно функции и долговременной и оперативной памяти, их  разработка считается прорывным направлением в компьютерных технологиях.

 

 

Схема струйной печати для создания электронных устройств / © И. Антонова

На основе разработанных новых материалов с помощью печатных 2D-технологий ученые смогут создавать надежные устройства для гибкой электроники. Конечно, нельзя напечатать полноценный компьютер, зато можно сделать огромное количество бытовых приборов. Экономия достигается за счет того, что печатные технологии не требуют больших заводов, дорогостоящего оборудования и сверхчистых помещений. Чернила для 2D-принтера представляют собой суспензию — смесь, где твердое вещество распределено в виде мельчайших частиц в жидком веществе во взвешенном состоянии. По словам ученого, нужные слои можно печатать в буквальном смысле рулонами. Такая процедура сравнима с печатью газет. Имея набор чернил с разными электронными свойствами, можно создавать широкий спектр электронных приборов.

 

Принтер FUJIFILM Gimatix DMP-2800, используемый для печати гибкой электроники на основе фторированного графена

При помощи печатных 2D-технологий можно изготавливать радиочастотные метки и идентификаторы (такие метки, например, прикреплены на товарах в магазинах), легкие и дешевые батарейки и аккумуляторы, электронные схемы в игрушках, всевозможные датчики и даже компактные приборы для тестирования состояния здоровья человека.

Работа проходила в сотрудничестве с учеными из Новосибирского государственного университета, Новосибирского государственного технического университета и Северо-восточного федерального университета имени М.К. Аммосова.

 

Источники

Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроники
Profi-news.ru, 18/10/2017
Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроники
РИА Новости, 18/10/2017
Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроники
Newsmir.info, 18/10/2017
Российские ученые напечатали из графена элементы электронных устройств будущего
ИА Ореанда-Новости, 18/10/2017
Российские ученые напечатали из графена элементы электронных устройств будущего | ФАНО России
Федеральное агентство научных организаций (fano.gov.ru), 18/10/2017
Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроники - новости на сегодня 18.10.2017
News2world.net, 18/10/2017
Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроники
Российский научный фонд (рнф.рф), 18/10/2017
Российские ученые напечатали из графена элементы электронных устройств будущего
Газета.Ru, 18/10/2017
Ученые Российской Академии Наук получили чернила для печати электроники будущего
MTS News (mts.kg), 19/10/2017
Ученые Российской Академии Наук получили чернила для печати электроники будущего
Gazeta.kg, 19/10/2017
Ученые Российской Академии Наук получили чернила для печати электроники будущего
Quick News (quick-news.ru), 19/10/2017
Ученые Российской Академии Наук получили чернила для печати электроники будущего
Актуальные новости (actualnews.org), 18/10/2017
Российские ученые разработали новые технологии для создания гибкой электроники
Телеканал 360, 18/10/2017
Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроники
Hi-tech@Mail.Ru, 18/10/2017
Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроники
Новости@Mail.ru, 18/10/2017
Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроники
Русский переплет (pereplet.ru), 18/10/2017
Российские ученые напечатали из графена элементы электронных устройств будущего
Margust (gazeta-margust.ru), 18/10/2017
Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроники
Новосибирские новости (nscn.ru), 18/10/2017
В России создали материалы для удешевления технологий гибкой электроники
ИА Восток-медиа, 18/10/2017
Сибирские ученые напечатали из графена элементы электронных устройств будущего
Наука в Сибири (sbras.info), 19/10/2017
Российские ученые напечатали из графена элементы электронных устройств будущего
Polpred.com, 20/10/2017
Российские ученые создали чернила для печати гибкой электроники
Cont.ws, 23/10/2017
Наноструктурированные пленки графена и мультиграфена для широкого спектра применений
Объединенный институт ядерных исследований (jinr.ru), 29/10/2017
Ученые ИФП СО РАН создали материал для печати гибкой электроники
Научная Россия (scientificrussia.ru), 31/10/2017
Ученые ИФП СО РАН создали материал для печати гибкой электроники
ИА ИНВУР (invur.ru), 01/11/2017
Ученые ИФП СО РАН создали материал для печати гибкой электроники
Русский переплет (pereplet.ru), 31/10/2017
Ученые ИФП СО РАН создали материал для печати гибкой электроники
Nanonewsnet.ru, 31/10/2017

Похожие новости

  • 03/09/2017

    Дмитрий Маркович: Масштабы молодёжи нас устраивают

    ​2017 год стал для Института теплофизики СО РАН годом перемен — здесь впервые за 20 лет сменился директор. Коллектив одного из крупнейших академических институтов энергетического профиля России возглавил доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН Дмитрий Маркович.
    254
  • 04/05/2017

    Новосибирские ученые разработали радиолокатор для Минобороны РФ

    ​Новый радиолокатор для Минобороны РФ разработан новосибирскими учеными, сообщил журналистам 3 мая генеральный директор Научно-исследовательского института измерительных приборов (НПО НИИИП-НЗиК, Новосибирск) Павел Заболотный.
    329
  • 31/10/2016

    Сибирский ученый представил результаты исследований на конференции по когерентной и нелинейной оптике

    ​С каждым годом учёные приближаются к созданию квантового компьютера, в том числе и специалисты из Новосибирского государственного университета и Института физики полупроводников (ИФП) СО РАН. Результаты последних достижений новосибирских физиков в области создания квантового компьютера были представлены на Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике ICONO/LAT 2016, которая прошла в Минске.
    1144
  • 31/05/2016

    Новосибирские ученые исследуют кровеносную систему

    ​Кровеносная система лежит в основе функционирования головного мозга, и в области её работы ещё много «белых» пятен. Сибирские учёные в сотрудничестве с медиками решили устранить некоторые из них.  Исследование имеет и прикладной выход: уже создана уникальная система мониторинга нейрохирургических операций, метод повышения качества магнитно-резонансной томографии, а также инструментарий для персонализированного моделирования протекания некоторых болезней.
    1031
  • 19/05/2017

    Энергия молодости как движущая сила науки

    Так же, как российское могущество прирастает Сибирью, могущество Сибирского отделения прирастает молодыми учеными. Они приходят в науку разными путями, но затем все эти тропинки сливаются в одну дорогу, ведущую в будущее.
    560
  • 20/06/2016

    В Институте ядерной физики СО РАН состоится 30-е международное совещание по физике токамаков

    С 21 по 25 июня в Институте ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) пройдет 30-е международное совещание по физике токамаков (The International Tokamak Physics Activity, ITPA). Мероприятия этой серии проводятся коллаборацией ИТЭР (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor) дважды в год – во Франции, где сооружается установка, и в одной из стран-участниц проекта.
    1394
  • 24/05/2017

    Омские промышленники интересуются разработками СО РАН

    ​​Делегация представителей высокотехнологичной индустрии Омской области посетила институты новосибирского Академгородка. Свыше 20 главных инженеров, конструкторов и специалистов омских предприятий — ФНПЦ «Прогресс», «Омское машиностроительное КБ», «Омсктрансмаш», «Высокие технологии» и «Омский НИИ приборостроения» (ОНИИП) — встретились с председателем Сибирского отделения РАН академиком Александром Леонидовичем Асеевым и его советником доктором физико-математических наук Геннадием Алексеевичем Сапожниковым.
    474
  • 20/06/2017

    Международная выставка «НТИ ЭКСПО» в Новосибирске

    ​​​Уникальная международная выставка достижений технологического развития "НТИ ЭКСПО" пройдет в рамках V Международного форума технологического развития "Технопром-2017" 20-22 июня в Новосибирске при поддержке правительства РФ, коллегии ВПК, Минпромторга России, Минэкономразвития России, МИДа РФ, правительства Новосибирской области.
    676
  • 17/03/2017

    Сибирские физики создадут точнейшие атомные часы

    Ученые из Института лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирского государственного университета и из Новосибирского государственного технического университета разработали сверхстабильный лазер для атомных часов, который позволит российским физикам создать устройства для измерения времени, не уступающие в точности западным аналогам, говорится в статье, опубликованной в Journal of Physics: Conf.
    700
  • 26/05/2017

    Статья новосибирского ученого о новом типе волоконных лазеров опубликована в журнале Nature Communications

    ​​Заведующий лабораторией волоконных лазеров НГУ, старший научный сотрудник ИАиЭ СО РАН Дмитрий Чуркин вместе с коллегами из Университета Астон Марией Сорокиной и Шурикантом Сугаванамом опубликовали работу, посвященную актуальной теме: исследованию спектральных корреляций в случайном волоконном лазере.
    458