可穿戴技术重大突破:有机纳米材料制成柔性存储器

2016-12-26 09:46
电子世界 2016年21期
关键词:存储器电子设备纳米材料

可穿戴技术重大突破:有机纳米材料制成柔性存储器

目前的可穿戴电子设备中,有机纳米材料并没有得到更广泛应用,主要是因为它们无法产生柔性、非易失、具有实用的读写速度的存储器。最近,一组国际研究人员团队的突破性研究,解决了这一问题。

有机纳米材料,作为一项常规技术突破,已广泛应用于柔性电子领域,例如制成柔性逻辑电路或者显示器。但是,目前的可穿戴电子设备中,有机纳米材料并没有得到更广泛应用,主要是因为它们无法产生柔性、非易失、具有实用的读写速度的存储器。最近,一组国际研究人员团队的突破性研究,解决了这一问题。

研究简介

最近,法国斯特拉斯堡大学、国家科学研究中心(CNRS)、柏林洪堡大学 、斯洛文尼亚新戈里察大学的一组研究人员,合作开发了一种柔性、非易失、由有机纳米材料组成的光学存储薄膜晶体管设备,成为可穿戴电子领域的又一项重大突破。

开发柔性有机存储器所面临的挑战

目前为止,开发柔性有机存储器的主要挑战来自于:创建稳定的、不会随着时间推移失去数据的、柔性的、提供具有实用性的擦写循环(持久)的系统。

该设备的原理和优势

团队通过发表在《自然纳米技术》杂志上的论文,解释了通过一种称为"二芳基乙烯 "(DAEs)的分子制造这种设备,能够在两种状态(称为打开或者关闭的形式)之间切换。从写入转向擦除的过程很简单,只需要调节照射材料的光线波长(蓝光用于写,绿光用于擦除)。

未来展望

目前,设备的制造还停留在实验室原型阶段,所以体积达1平方毫米,显得比较大。为了使得这些存储器成为商用产品,还需要进行小型化和封装。研究人员已经在进行这些工作,并且计划继续测试设备在封装后的性能和稳定性,另外也将检验制造工艺是否符合工业输出标准,例如卷对卷制程和喷墨印刷。

来自柏林洪堡大学的团队成员Stefan Hecht认为:

"通过其他有机元器件(有机发光二极管和有机场效应晶体管)实现电子设备,是重要的一步,因为整个系统会因为有机电子的优势而受益。"

未来,随着材料技术和制造工艺的进一步发展,制造成本进一步降低,有机电子设备会越来越多地在可穿戴和其他柔性电子设备中应用。

荷兰开发新锂电池技术:采用纯硅阳极 电池容量增加50%

荷兰能源研究中心(Energy research Centre of the Netherlands;ECN)开发出新的锂电池能量储存技术,据称可让充电电池增加50%的储存容量。

为了商用化这项新发明,ECN还成立了一家新创公司--LeydenJar Technologies。

该技术采用纯硅阳极,取代了锂离子电池传统上所使用的石墨阳极,从而使锂离子电池的组件储存容量增加了10倍,整个电池的储存容量则提升了50%。然而,采用硅晶的问题在于当电池充电时会随之膨胀,使得组件的尺寸增加三倍,而可能使硅层变脆,并导致电池材料碎裂。

ECN使用以等离子为基础的奈米技术,将硅排列在铜箔上,从而为可能发生的膨胀现象创造足够的空间,让电池得以保持稳定。针对商业化应用,这一硅层最终约需要薄至10微米,这几乎要比一张纸更薄10倍。

ECN的研究人员Wim Soppe从12年前开始开发薄膜太阳能电池时,就一直在探索这种材料。他表示,"对于太阳能电池来说,这种材料并不稳定,但我们发现这项技术对于锂离子电池来说极具发潜力。"

ECN的技术转移经理Sjoerd Wittkampf表示,全世界都大力投入研究,期望进一步改善锂离子电池。"在这方面,几乎每隔几星期就会有重大突破发布。这些新发现通常关注于仅能在实验室环境下进行小规模生产的材料。"

"而让ECN的开发成果如此被看好的原因在于:用于大量生产这种材料的技术近在咫尺,因为它就类似于目前用于太阳能电池的生产制程。我们认为,这将有助于为我们带来独特的优势。在LeydenJar Technologies成立后,我们将转移这项技术,最终并使其上市,为电池产业与创投业者(VC)之间寻求最佳契合。

LeydenJar Technologies共同创办人Chris TIan Rood表示,"由于锂离子电池的应用普遍,新成立的公司将专注于三个主要的市场领域,即电动车(EV)、消费性电子,以及可再生能源储存。"

"目标是为大型电池制造商提供技术。在未来的示范工厂中,我们希望为第一批客户生产硅阳极,并展示这项技术在量产时的竞争力。"

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