碳纳米管溶液可制造柔性电子设备底板

据美国物理学家组织网12月13日报道，美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室近开发出一种新技术，能以较低成本大规模地生产柔性底板。压印电路后会成为各种各样的“智能设备”，如能像纸一样折叠起来的电子屏、能监测表面裂纹及瑕疵的涂料、能治疗感染的医用绷带、能感知变质与否的食物包装等。相关论文发表在近出版的《纳米快报》上。

新技术利用半导体浓缩碳纳米管溶液生成了具有优良电属性（如载流子迁移率等）的薄膜晶体管网。研究小组用浓缩到99%的半导体单壁碳纳米管（SWNTs）溶液作底层，再结合一种高弹性的聚酰亚胺聚合物作基底，基底用激光切成边长3.3毫米的六边形蜂巢图案，然后将硅和氧化铝层沉积到基底上，底板就做成了。

研究人员表示，在电子设备中，要求开/关电流比率越高越好，这样传感器的像素就越清晰。而99%的高纯度提供了高达100的开/关电流比率。“利用这种溶液工艺技术，我们能用单壁碳纳米管生成高度一致的薄膜晶体管阵列，制造出柔软灵活而有弹性的激活式矩阵底板。这一技术结合金属喷墨打印，有望降低生产柔性电子设备的成本。”加州大学伯克利分校电学工程与计算机科学教授、伯克利实验室材料科学分部的阿里·杰维说。

为了演示这种碳纳米管底板的功效，研究人员还制造了一种由96个传感器像素阵列组成的电子皮肤（e-skin）传感器，每个像素由一个薄膜晶体管控制开关，能感知24平方厘米范围的空间压力分布。新传感器的灵敏度比该实验室去年研发的纳米线电子皮肤传感器提高了10倍，将来还可以加入多种传感器和其他功能组件来拓展这种底板的应用，使其成为多功能人造皮肤。此外，SWNT底板还能用于太阳能电池、测步仪、衣物、柔性显示器等方面。