Advanced Electronic Materials:激光烧结锌导体:印刷生物可降解电子器件的新选择

电子技术的蓬勃发展极大的便利了人们的生活。伴随着消费电子设备的快速更新换代,大量的废旧电子产品成为了电子垃圾。电子垃圾如果随意丢弃,将对生态环境造成危害,其有效回收和无害处理成为了日益严重的社会问题,也增加了电子技术应用的潜在成本。生物可降解电子器件,采用特殊的无机和高分子材料制备,在其工作周期后,可在自然条件下被有效分解,从而消除了对环境的污染,成为了遏制电子垃圾快速增长的有效途径。

当前生物可降解器件主要采用微加工技术制备,其昂贵的加工成本往往只适用于尖端应用场合,难以满足消费电子产品的应用需求。低成本的印刷电子技术,由于生物可降解电子的特殊性,尚未得到普遍应用。针对锌、镁、铁、钼等生物可降解金属材料,由于这类金属易于氧化,所印制的导体性能普遍低下,难以满足电子器件的应用需求。

近期,南京大学孔德圣研究团队发展了一种激光烧结技术用以提升印刷锌导体的性能。实验证实,可在生物可降解基底上对锌微米颗粒进行烧结,将具有天然氧化层的锌微米颗粒熔化成相互连接的导体,使得电导率获得9个数量级的提升,达到了约为106 S m-1的高性能标准。通过采用较高的印刷膜层厚度,一定程度上降低了烧结过程对基底的热传递和破坏,使得该方法可在羧甲基纤维素钠(Na-CMC)、聚乳酸聚乙醇酸共聚物(PLGA)、醋酸纤维素(CA)等系列生物可降解材料上直接进行激光烧结,成为了一种普适的后处理技术。所制成的锌导体兼具高导电性和柔性特点,该团队采用该方法制备了近场通信标签器件,可用智能手机进行信息的写入和读取,充分的证明该方法的实用性。

该激光烧结方法操作简便、效用显著,与多种可降解基底材料充分兼容,为生物可降解器件的低成本制备提供了新的技术途径和研究思路。相关工作在线发表在Wiley旗下《先进电子材料》(Advanced Electronic Materials, DOI: 10.1002/aelm.201800693)上,第一作者为南京大学现代工程与应用科学学院学生封淑萱。

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