Công nghệ sản xuất Ti-vi mỏng như giấy và pin mặt trời hoàn toàn bằng nhựa
Thứ sáu, 04/05/2012 - 11:28
Công nghệ này cho phép các nhà sản xuất in các vật liệu lên các bề mặt để tạo ra một thiết bị có chức năng như vi mạch điện tử
Hãy tượng tượng về việc sở hữu một chiếc Ti-vi với bề dày và trọng lượng chỉ bằng một tờ giấy. Nhờ sự phát triển của ngành mạch điện tử in (printed electronics), một ngày nào đó, điều này là hoàn toàn có thể. Công nghệ này cho phép các nhà sản xuất in các vật liệu lên các bề mặt để tạo ra một thiết bị có chức năng như vi mạch điện tử. Công nghệ này đã được sử dụng trong các pin mặt trời hữu cơ và trong các đi-ốt phát sáng hữu cơ dùng trong các bộ phận hiển thị ở điện thoại di động.
Mặc dù người ta mong đợi rằng công nghệ mới sẽ phát triển trong mười năm tới, một thử thách đặt ra là làm sao để sản xuất với chi phí thấp. Để tạo ra ánh sáng hay năng lượng bằng việc kích thích và thu thập các điện tử, các mạch điện tử in đòi hỏi phải có chất dẫn điện thường là Can-xi, Ma-giê hay Li-ti. Những kim loại này rất dễ phản ứng về mặt hóa học. Chúng dễ dàng bị ô-xi hóa và ngừng hoạt động khi tiếp xúc với ô-xi hay hơi nước. Đó là lý do tại sao các mạch điện tử trong pin mặt trời hay Ti-vi phải được bao bọc bởi một lớp dày và cứng như thủy tinh hay các lớp bảo vệ tốn kém khác.
Tuy nhiên, theo một phát hiện mới trên tạp chí Khoa học, các nhà nghiên cứu ở Viện Công nghệ Georgia Tech đã giới thiệu một phương pháp có thể cải thiện hiệu suất của chất dẫn điện. Họ trải một lớp polime mỏng khoảng 10 nanômét trên bề mặt của chất dẫn điện để tạo thành một bề mặt lưỡng cực. Sự tác động qua khiến các chất dẫn điện trở thành những điện cực hiệu suất cao hơn.
Những polime này có thể dễ dàng từ các dung dịch loãng trong các dung môi như nước và methoxyethanol. Theo Bernard Kippelen, Giám đốc của Center for Organic Photonics and Electronics (COPE), thuộc Viện Georgia Tech phát biểu: “Các polime này không hề đắt, thân thiện với môi trường và tương tích với kỹ thuật sản xuất hiện đại hiện có. Việc thay thế các kim loại hoạt động mạnh bằng các chất dẫn điện ổn định, trong đó có polime, thay đổi hoàn toàn yêu cầu về việc sản xuất và bảo vệ các mạch điện tử. Công nghệ này có thể mở đường cho các thiết bị được sản xuất với chi phí thấp hơn và linh hoạt hơn.”
Để minh họa cho phương pháp mới, Kippelen và đồng nghiệp đã đo hiệu suất hoạt động của polime trong các tranzito và các đi-ốt phát sáng hữu cơ. Họ cũng đã tạo ra một mẫu vật đầu tiên: tấm pin mặt trời hoàn toàn bằng nhựa đầu tiên trong lịch sử.
Hiện nay, COPE đang tiếp tục nghiên cứu các thế hệ thiết bị điện tử tiếp theo với mục tiêu tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí, tăng cường an ninh quốc gia và cải thiện chất lượng môi trường. Các nhà nghiên cứu trong nhóm này gồm có các giáo sư Jean-Luc Brédas, Samuel Graham của Georgia Tech và giáo sư Antoine Kahn của Đại học Princeton.
Mặc dù người ta mong đợi rằng công nghệ mới sẽ phát triển trong mười năm tới, một thử thách đặt ra là làm sao để sản xuất với chi phí thấp. Để tạo ra ánh sáng hay năng lượng bằng việc kích thích và thu thập các điện tử, các mạch điện tử in đòi hỏi phải có chất dẫn điện thường là Can-xi, Ma-giê hay Li-ti. Những kim loại này rất dễ phản ứng về mặt hóa học. Chúng dễ dàng bị ô-xi hóa và ngừng hoạt động khi tiếp xúc với ô-xi hay hơi nước. Đó là lý do tại sao các mạch điện tử trong pin mặt trời hay Ti-vi phải được bao bọc bởi một lớp dày và cứng như thủy tinh hay các lớp bảo vệ tốn kém khác.
Tuy nhiên, theo một phát hiện mới trên tạp chí Khoa học, các nhà nghiên cứu ở Viện Công nghệ Georgia Tech đã giới thiệu một phương pháp có thể cải thiện hiệu suất của chất dẫn điện. Họ trải một lớp polime mỏng khoảng 10 nanômét trên bề mặt của chất dẫn điện để tạo thành một bề mặt lưỡng cực. Sự tác động qua khiến các chất dẫn điện trở thành những điện cực hiệu suất cao hơn.
Những polime này có thể dễ dàng từ các dung dịch loãng trong các dung môi như nước và methoxyethanol. Theo Bernard Kippelen, Giám đốc của Center for Organic Photonics and Electronics (COPE), thuộc Viện Georgia Tech phát biểu: “Các polime này không hề đắt, thân thiện với môi trường và tương tích với kỹ thuật sản xuất hiện đại hiện có. Việc thay thế các kim loại hoạt động mạnh bằng các chất dẫn điện ổn định, trong đó có polime, thay đổi hoàn toàn yêu cầu về việc sản xuất và bảo vệ các mạch điện tử. Công nghệ này có thể mở đường cho các thiết bị được sản xuất với chi phí thấp hơn và linh hoạt hơn.”
Để minh họa cho phương pháp mới, Kippelen và đồng nghiệp đã đo hiệu suất hoạt động của polime trong các tranzito và các đi-ốt phát sáng hữu cơ. Họ cũng đã tạo ra một mẫu vật đầu tiên: tấm pin mặt trời hoàn toàn bằng nhựa đầu tiên trong lịch sử.
Hiện nay, COPE đang tiếp tục nghiên cứu các thế hệ thiết bị điện tử tiếp theo với mục tiêu tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí, tăng cường an ninh quốc gia và cải thiện chất lượng môi trường. Các nhà nghiên cứu trong nhóm này gồm có các giáo sư Jean-Luc Brédas, Samuel Graham của Georgia Tech và giáo sư Antoine Kahn của Đại học Princeton.
Kim Anh (theo cleantechnica.com)