Учитывая широчайшую область применения гибких электронных устройств на основе бумаги и их потенциально низкую стоимость, различные группы исследователей занимались разработкой технологий производства "бумажной" электроники. К таким технологиям можно отнести печать на бумаге электронных схем токопроводящими и полупроводниковыми чернилами на основе серебра и органических полупроводниковых материалов, внедрение внутрь бумаги крошечных радиоэлектронных компонентов и полупроводниковых чипов. А недавно исследователи разработали еще один достаточно "изящный метод", позволяющий выборочно преобразовать структуру самой бумаги в токопроводящие элементы из графита.

В отличие от большинства полимерных материалов, используемых для производства гибкой и эластичной электроники, новые бумажные схемы, как это ни странно звучало бы, способны без ущерба выдержать воздействие высоких температур, применяемых при производстве электронных устройств.

Используя обычный струйный принтер с картриджем, заполненным жидким катализатором на основе нитрата железа, исследователи из Института Макса Планка (Max Planck Institute), Германия, напечатали на обычной бумаге заранее подготовленный рисунок будущей электронной схемы. После печати эта бумага была нагрета до температуры в 800 градусов по шкале Цельсия, находясь в специальной защитной атмосфере, не содержащей кислорода, что не позволило этой бумаге обуглиться и банально сгореть. В местах, где был напечатан рисунок из катализатора, волокна целлюлозы превратились в чистый токопроводящий графит. Структура свей остальной части бумаги осталась без изменений.

Для того, чтобы доказать выборочную токопроводность "углеродистой бумажной печатной платы", исследователи обычным гальваническим методом нанесли на эту бумагу слой меди, как можно увидеть на втором рисунке, медью были покрыты только токопроводящие участки, состоящие из графита. Помимо этого, немецкие исследователи продемонстрировали, что таким образом можно создать трехмерные токопроводящие структуры, подвергнут описанному выше каталитическому процессу трехмерные фигуры, сделанные из бумаги.

Ученые сами еще не до самого конца понимают процессы, которые происходят при превращении волокон целлюлозы бумаги в чистейший токопроводящий графит, но им хорошо известно, что железные катализаторы широко используются в производстве углеродных нанотрубок и графена. Поэтому в своих дальнейших экспериментах ученые собираются подобрать состав катализатора и режим проведения каталитического процесса таким образом, чтобы волокна целлюлозы преобразовывались в углеродные нанотрубки или в графеновые пленки, в материалы, электрические и механические свойства которых во много раз превосходят свойства графита, прочность и гибкость которого оставляет желать лучшего.

По материалам xeon.co.ua

Комментарии

Как-то мы уже говорили в наших выпусках новостей об удивительных достижениях в современных прикладных исследованиях в физике, химии других, занимающимися пограничными - на стыке различных областей – науках. Складывается впечатление, что многие фундаментальные законы, открытые десятилетия назад, только сейчас, с широким внедрением в научную практику тончайших методов исследований в разработках экспериментов, раскрываются нам своей замечательной стороной, обнаруживая самые различные возможности использования новых синтезированных материалов.

Что касается “бумажной” электроники, то давайте вспомним еще один факт из биографии попыток ее технологического использования. Речь идет о бумажных компакт-дисках для аудио- и видеопроигрывателей, которые примерно 10 лет назад были представлены корпорацией Sony.

Анонсы тех лет сообщали, что “…Использование бумаги позволяет существенно снизить затраты на материалы при расширении емкости носителя. Объем памяти новых полубумажных дисков стандартного диаметра примерно в пять раз больше, чем пластиковых. Привлекательность бумаги состоит также в том, что она дает богатые возможности для высокохудожественного типографского оформления и неприхотлива при утилизации.

Внедрение бумаги в производство аудио и видео-дисков стало возможным после того, как в Японии были разработаны новые стандарты записи, основанные на голубом лазере.”

Это направление, как известно, не получило масштабного распространения, но ничто в мире не проходит бесследно и исследования применения целлюлозных материалов уже на значительно более высоком уровне  вновь обретают перспективы и популярность.