作者:Yewang Su 来源:《先进材料》 发布时间:2016/12/27 21:31:50
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新设计赋予柔性电子器件高延展性

 

近日,中科院力学研究所柔性结构与器件课题组与美国伊利诺伊大学香槟分校及美国西北大学等学校的科研人员合作,另辟蹊径地提出了可延展柔性电子器件非屈曲结构设计,即将导线的厚度增大到与宽度同一量级,其延展性大大提高,优化值可达350%,是目前薄膜结构达到的最大值(60%)的近6倍。同时,由于导线厚度的增加,其电阻大大减小,为电子器件提供了良好的电学性能和热学性能。该成果近日被《先进材料》接收。

可延展柔性电子器件一般由不可变形的功能元器件和可延展结构组成。过去10年中,柔性电子器件可延展结构设计不断革新,以满足不同的设计要求。这些可延展结构可分为两类:一种是自由结构,可自由变形,延展性大,但不可封装;另一种是粘接结构,变形过程中结构受基体约束,延展性较小(<60%)。这些结构设计均限制了其实际应用。之前相关设计主要为曲线“薄膜”结构,宽度一般在几十微米,厚度在几百纳米到1~2微米,在整体拉伸变形的情况下,结构发生褶皱变形或侧向屈曲。

鉴于其优良的力学、电学和热学性能,此次科研人员提出的非屈曲结构被应用于三种可延展柔性电子器件的研制中:一是可延展LED阵列。其整体拉伸245%后仍能正常工作,且其厚度增加后电阻减小,生成热量也大大减小,与厚度为300纳米的结构相比,其最高温度由200多度降低到80度,展示了良好的热学性能。二是可延展太阳能电池。基于非屈曲结构太阳能电池的变形情况,在整体拉伸应变从0增加到110%的过程中,电池性能稳定不发生变化。三是可用于皮肤电子通讯的可延展柔性天线。(来源:中国科学报 晋楠)

 
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