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“漏洞百出”,讓柔性薄膜電子產品更耐用

“漏洞百出”,讓柔性薄膜電子產品更耐用

【摘要】:
反復的彎曲會對柔性導體造成不可修復的損壞,形成微觀的裂紋。在柔性電子設備進入我們的生活之前,開發出具有成本效益的方法來解決這個問題是一個先決條件。
柔性電子的廣泛商業化和應用前景,使全世界的研究人員一直在尋找提高其性能和耐久性的方法。從可穿戴式智能設備到太陽能電池和健康傳感器,柔性電子器件在工程領域大有可為。不幸的是,柔性器件通常和它們的外觀一樣脆弱;彎曲等機械變形會誘發微觀裂紋的形成和傳播,最終導致器件失效。
在最近的一項研究中,由韓國大邱慶北科學技術研究所的Jae Eun Jang教授領導的研究小組發現了一種方法,可以大大提高電子器件中的關鍵部件——薄膜柔性電極和晶體管的耐久性。這個方法很簡單:取一張標準的柔性導電薄膜,在其上填上微米大小的孔,并以人字形的方式進行填充。

 

 

研究人員實際上是從土木工程中汲取的靈感,Jang教授解釋說。"我們偶然路過一個建筑工地時,看到了帶孔的鋼板,這些鋼板經常被用于建筑工程中。我們知道這些帶孔的鋼板是用來減少應力的。我們認為這種方法在微觀領域也可以成為一種解決方案,根據這個想法,我們開始進行實驗。" 在力學領域,"應力 "一詞指的是材料的顆粒之間相互施加的力。外力會增加材料的應力,并能誘發裂紋的形成。
在常規的薄膜柔性導體中,彎曲時裂紋會在隨機位置形成。但是,如果柔性導體上有微米大小的孔陣列,材料的應力分布會發生變化,因此,裂紋只在孔的邊緣附近的特定位置形成,并在很短的距離內擴散。通過模擬和實驗證明,這使得他們的柔性金屬電極能夠承受成千上萬次的彎曲運動。Jang教授說。"我們的器件能夠保持電導率高達30萬次彎曲,這意味著它們每天可以被彎曲80次以上,持續10年。" 更重要的是,與其他提高柔性電子器件耐久性的方法相比,所提出的方法成本低廉,而且利用顯示行業已經采用的設備,易于采用。

論文標題為《Stress Release Effect of Micro-hole Arrays for Flexible Electrodes and Thin Film Transistors》。(科技報告與資訊)

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