贴身可穿戴装置有望诞生?薄膜电晶体到底有啥优势

2017-01-13 13:38:00
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eettaiwan
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        这种新颖的薄膜电晶体不仅十分柔软且可拉伸,将有助于设计可穿戴式装置,特别是那些直接附着于皮肤上的贴身穿戴应用…

        一支由跨国研究人员组成的研究团队开发出一种新式的薄膜电晶体(TFT),能够拉伸2倍的长度而仍然保持其大部份的导电性。

        这项研究已发布于《科学》(Science)期刊中,研究人员在这篇主题为“透过奈米限制效应实现高延展性聚合物半导体薄膜”(Highly stretchable polymer semiconductor films through the nanoconfinement effect)的研究中表示,这种电晶体是由混合半导体聚合物DPP-TT与弹性聚合物SEBS(苯乙烯)制造而成,不仅十分柔软且可拉伸,并经证实十分有利于设计可穿戴式装置,特别是那些直接附着于皮肤上的贴身穿戴应用。

        研究人员发现,只要将小分子量的半导体聚合物限制在弹性体矩阵内,经过奈米限制效应就能从根本上改善半导体聚合物的延展度,而不至于影响电荷传输迁移率。

        根据研究人员表示,“受到奈米限制的聚合物链动态增加,明显降低了共轭聚合物的模量,大大地延迟了在应变下形成开裂的开始。因此,我们制造的半导体可拉伸至100%的应变,而不至于影迁移率,使其得以保持相当于非晶矽的值。”他们解释,奈米限制效应能够避免结晶化,有时还能给予聚合物链更多的运动范围。

        研究人员在室温下利用表机设计的可延展薄膜电晶体,并测试其弯曲与拉伸极限。当拉伸至其原有长度的2倍时,该电晶体导电性仅显示出相当微量的减少,从平均0.59cm^2/Vs微幅降低至 0.55cm^2/Vs,即使是在弯曲100次以后,聚合物也不会出现裂纹。

        这项研究的作者之一是韩国显示器制造商——三星(Samsung)的研究人员,预计该公司将会对于利用这些发现开发新颖的可穿戴式装置相当感兴趣。

        

        在手指上佩戴明且软性的LED驱动器,而LED则显示在相邻的另一只手指头上(来源:J. Xu et al., Science)

        在以下视讯中,研究人员展示电晶体被弯曲、拉伸,甚至以尖锐的物体戳破后,仍然能展示像皮肤般的透明可穿戴电路,在手指弯曲时仍持续作业,并在相邻的手指上驱动LED。

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updated: 2020-10-28 11:08:22