液态金属将改变透明电子电路印刷
研究人员开发出了一种在室温下打印金属氧化物薄膜的技术，并通过在聚合物上打印金属氧化物展示了这一技术，从而创建了高度灵活的电路。研究人员开发了一种在室温下打印金属氧化膜的技术，并利用该技术创建了透明、灵活的电路，这些电路既坚固又能够在高温下运行。“过去，要制造出对电子产品有用的金属氧化物，需要使用专门的设备，这些设备速度慢、成本高、工作温度高。”这项工作的论文共同通讯作者、北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程系的迈克尔·迪基（MichaelDickey）说，“我们想开发一种在室温下制造和沉积金属氧化物薄膜的技术，实质上就是打印金属氧化物电路。”金属氧化物是一种重要的材料，几乎存在于所有电子设备中。大多数金属氧化物都是电绝缘的。但是一些金属氧化物既导电又透明，这些氧化物对智能手机上的触摸屏或计算机上的显示器至关重要。“原则上，金属氧化膜应该易于制作，”迪基说，“毕竟，它们自然形成于我们家中几乎所有金属物体的表面。例如，汽水罐、不锈钢锅和叉子。尽管这些氧化物无处不在，但它们的用途有限，因为它们无法从所形成的金属中去除。”在这项工作中，研究人员开发了一种从液态金属弯月面中分离金属氧化物的新方法。如果用液体注入管子，弯月面是液体的弯曲表面，延伸到管子末端之外。它是弯曲的，因为表面张力可以防止液体完全溢出。在液态金属的情况下，弯月面的表面覆盖着一层薄薄的金属氧化物表皮，该表皮在液态金属与空气相遇的地方形成。研究者用液态金属填充两个载玻片之间的空间，以便一个小的弯月面延伸到载玻片的末端之外。把载玻片想象成打印机，液态金属就是墨水。液态金属的弯月面可以与表面接触，且弯月面四面都覆盖着氧化物。当在表面上移动弯月面时，弯月面前后的金属氧化物会粘在表面上并剥落，就像蜗牛留下的痕迹一样。当这种情况发生时，弯月面上暴露的液体会不断形成新鲜的氧化物，以实现连续打印。结果是打印机铺设了一层厚约4纳米的两层金属氧化物薄膜。“要注意的是，即使使用液体，沉积在基材上的金属氧化膜也是固体并且非常薄。”迪基说，“薄膜会粘附在基材上——它不是你可以弄脏的东西。这对印刷电路来说很重要。”研究人员用几种液态金属和金属合金展示了这种技术，每种金属都会改变金属氧化膜的成分。研究人员还能够通过使用打印机进行多次传递来铺设一堆分层薄膜。研究人员发现，印刷薄膜是透明的，但具有金属特性，它们具有很强的导电性。此外，研究人员发现，薄膜在高温下仍保留了其导电性能。如果薄膜的厚度为4纳米，则它可以在高达600摄氏度的温度下保持其导电性能。如果薄膜的厚度为12纳米，则它可以在至少800摄氏度的温度下保持其导电性能。研究人员还通过将金属氧化物印刷到聚合物上来展示他们技术的实用性，从而创建出高度灵活的电路，这些电路足够坚固，即使在折叠40000次后也能保持其完整性。（逸文）