想象一下,你拥有一台只有一张纸厚度和重量的电视机。在不久的将来,由于印刷电子领域的发展,这将成为可能。

允许制造商将材料印刷或滚动到表面以产生电子功能装置的过程已经用于有机太阳能电池和形成细胞显示器的有机太阳能电池和有机发光二极管(OLED)。电池,天线,记忆,传感器和其他电子组件也可以打印出来。

这一新兴技术预计将在未来十年增长数百亿美元。工程师在乔治亚有机光子和电子技术中心(应对)处于最前沿。九年历史的研发工具专门用于创建灵活的材料和设备,用于信息技术,电信,能源和防御应用。

“应对创新的重大关注是新的有机和杂化化合物的合成,以进一步提高印刷电子产品领域的光电器件的性能,”电气计算机工程学院教授和教授博纳尔卡申说。

Kippelen补充说:“这些材料发现工作与专注于使用各种真空沉积技术或涂层和打印技术的新材料的加工、涂层和图案的研究相结合,这些技术可以很容易地扩大规模并迅速投入生产。”

Kippelen指出:“我们相信,为今天的印刷电子制造业开发新的油墨是有价值的,但我们相信,我们的使命不止于此。”“我们还致力于柔性印刷电子设备的包装,这是一个经常被忽视的研究领域。”

COPE目前包括来自佐治亚理工学院七个不同学院的35名教员。他们与90名本科生、40名研究生和25名研究科学家进行交流。

“通过对该领域的校园努力制定挑战,包括来自七种不同学校的教师,研究人员和学生,我们利用了一系列专业知识,包括化学,电气,机械工程,”Kippelen解释道。“这使我们能够解决这一领域新兴技术的许多科学和工程挑战。”

Kippelen和他的同事目前参与了许多由公共和私人资助的研究项目。研究领域包括有机和混合光伏技术,用于固态照明和显示的oled,用于全光开关的有机材料,以及用于柔性电子的可打印有机场效应晶体管。

COPE正在解决的一个挑战是在环境条件下以低成本制造柔性电子器件。为了通过注入或收集电子来产生光或能量,印刷电子需要具有低功功能的导体——通常是钙、镁或锂。

这些金属在化学上非常反应。如果暴露于氧气和水分,它们会氧化并停止工作。这就是为什么太阳能电池和电视中的电子产品,例如,必须用刚性,厚的屏障(如玻璃或昂贵的封装层)覆盖。

佐治亚理工学院的工程师们开发了一种降低导体功功能的技术。他们在导体的表面铺上一层非常薄的聚合物,大约1到10纳米厚,从而形成一个强表面偶极子。

“这些聚合物便宜,环保且与存在的卷料批量生产技术兼容,”Kippelen说。“用稳定的导体替换反应性金属,包括导电聚合物,完全改变了电子产品的制造和保护的要求。他们的用途可以为较低的成本和更灵活的设备铺平道路。“

Kippelen及其同事评估了聚合物在有机薄膜晶体管和OLED中的性能。他们还建造了世界上第一个完全塑料的太阳能电池。