Майбутнє дисплеїв: їх друкуватимуть вуглецевим чорнилом і зможуть переробляти як папір
Революція у виробництві дисплеїв: американські вчені створили технологію друку повністю перероблюваної електроніки
Інженери з Університету Дьюка (США) здійснили прорив, який може докорінно змінити індустрію електроніки та її вплив на довкілля. Вони розробили метод друку повнофункціональних транзисторів субмікронних розмірів, які до того ж можна повністю переробляти. Ця інновація має потенціал трансформувати ринок дисплеїв, що оцінюється у $150 мільярдів, і запропонувати значно екологічнішу альтернативу чинним методам виробництва.
Сьогодні переважна більшість дисплеїв — від телевізорів до екранів смартфонів — виготовляється в країнах Азії, зокрема в Південній Кореї, Китаї та на Тайвані. Традиційний виробничий процес є надзвичайно енерговитратним, вимагає вакуумної обробки та супроводжується значними викидами парникових газів. Більше того, проблема електронних відходів стоїть як ніколи гостро: за даними ООН, менше чверті мільйонів тонн викинутої електроніки щороку потрапляє на переробку.
Нова технологія, розроблена під керівництвом професора Аарона Франкліна, пропонує вирішення обох проблем. Замість складних і шкідливих процесів, команда використала інноваційний метод високоточного капілярного друку. Він дозволяє наносити мікроскопічні краплі спеціального чорнила на основі вуглецю (вуглецевих нанотрубок, графену та наноцелюлози) на будь-які поверхні — від скла та кремнію до гнучкого паперу.
Це значний крок уперед порівняно з попередніми розробками лабораторії, які обмежувалися друком елементів розміром не менше 10 мікрометрів. Нова техніка, створена у співпраці з компанією Hummink Technologies, дозволяє створювати транзистори з субмікронними зазорами. Саме ці крихітні проміжки визначають продуктивність тонкоплівкових транзисторів, які є основою кожного пікселя на будь-якому пласкому екрані. Чим менший зазор — тим вищі електричні показники.
«Якщо ми хочемо відновити виробництво у США в галузях, де домінують глобальні конкуренти, нам потрібні трансформаційні технології. Наш процес дозволяє друкувати транзистори на основі вуглецю, які не лише повністю перероблюються, а й демонструють продуктивність, співставну з галузевими стандартами», — наголошує Аарон Франклін.
За його словами, продуктивність нових транзисторів уже наближається до показників, необхідних для роботи сучасних OLED-дисплеїв, які вимагають щонайменше два транзистори на піксель. Водночас професор зауважує, що ця технологія не замінить високопродуктивні кремнієві чипи в комп’ютерах, але може стати революційною для інших ринків, насамперед для індустрії дисплеїв.
Таким чином, розробка відкриває шлях до створення екологічно чистої, економічно вигідної та конкурентоспроможної електроніки, здатної зменшити гори електронного сміття та повернути високотехнологічне виробництво до західних країн. Результати дослідження були опубліковані у престижному науковому журналі Nature Electronics.