İlk Kez Doğru Elektronik Özelliklere Sahip, Yarı İletken, Esnek Bir Polimer Oluşturuldu. Araştırmacılar, ilk kez, transistörlerde aktif bir rol oynayacak doğru elektronik özelliklere sahip, esnek bir polimer oluşturdu. Dahası, polimer zarar gördüğünde iyileşebiliyor. Yeni polimer, sıvı kristal ekran piksellerini kontrol eden transistör dizilerinde kullanılan malzeme olan amorf silisyum ile eşit elektronik bir performansa sahiptir. Ve bu elektriksel performansı orijinal boyutunu iki katına kadar gererek bile korur (Nature 2016, DOI: 10.1038 / nature20102).
Gerilebilir elektroniğinin geliştirilmesine yönelik birkaç yaklaşım var, Stanford Üniversitesi‘nden Kimya Mühendisi olan Zhenan Bao ve grubu bu polimeri geliştirdi. Bunu yapmanın bir yolu yarı iletken ince parçaları, silikon gibi sert malzemelerin lastikli bir materyal üzerine yapıştırılması ve serpantin metal tellerle birleştirmesidir.
Esnek elektronik üretmenin diğer bir yolu da kendiliğinden esneyen elektronik malzemeleri kullanmaktır. Bu yöntem yepyeni malzemeler geliştirmek için daha fazla çalışma gerektirse de, daha iyi mekanik stabilite ve daha kolay üretim vaat ediyor. Bao, yalıtkandan iletken-transistörün yarı iletkeninin kalbine kadar gerilimli polimerlerden oluşan baskı katmanları ile üretilen devreler, sensörler ve ekranların daha ucuz olabileceğini belirtti.
“Esnek bir yarı iletken polimer yapmak zordu”
Bao, durumu “Esneyebilir malzemeler için tipik tasarım kuralı onları daha yumuşak ve daha az kristal yapmaktır” diye açıklıyor. Fakat iyi bir yarıiletken olmak için bir polimerin tipik olarak oldukça kristalize yapıda ve sert olması gerekir; bu da bu malzemelerin çatlamaya eğilimli olduğu anlamına gelir.
Stanford grubu bu karşıtlığı iki şekilde çözdü. Birçok karbon-karbon ikili bağlarını kristalize polimer ve sert hale getiren, diketopirolopirol birimleri veya DPP içeren bir polimerle işe başladılar. Biraz daha akışkan hale getirmek için, DPP’nin elektronik özelliklerinden ödün vermeksizin % 5-10’a kadar ikame ederek daha az çift bağ içeren versiyonlar yaptı.
Daha sonra ekip, hidrojen bağları oluşturabilen daha elastik bir polimer parçalarını 2,6-piridin dikarboksamit ile birleştirdi. Böylelikle polimer gerildiğinde, bu bağlar kırarak mekanik enerjiyi emer. Bağlar, stres serbest bıraktığında yeniden düzenlenir.
Urbana-Champaign Illinois Üniversitesi‘nden materyal bilimcisi ve MC10’un kurucusu John Rogers, “Esnek mekanik ve etkili yük taşımacılığı genellikle birlikte gitmiyor” diyor. Bu çalışmada, Bao’nun grubu “her iki özelliği de tek bir materyalde yakalayacak gibi görünen zekice kimyasal maddeler” geliştirdi. diyor.
Los Angeles Kaliforniya Üniversitesi’nde gerilebilir elektronik alanında çalışan Qibing Pei ise, “gerilebilir polimer iletkenleri ve izolatörler zaten mevcuttu. “Temel zorluk, özünde gerilebilir bir yarı iletken sentezlemek olmuştur.” Şimdi, ekliyor: Bao’nun grubu bunu kırdı gibi görünüyor” diyor.
Kaynak : ACS
