金属氧化物膜是大多数电子产品中必不可少的,虽然大多数金属氧化物都是绝缘的(如玻璃),但有些材料是既可以导电又透明的,这对于触摸屏和显示器来说至关重要。
不过,使用传统的技术,金属氧化物膜通常需要使用速度缓慢且昂贵的专用设备,在高温下使用真空工艺沉积制造。而在最近,美国北卡罗来纳州立大学和韩国浦项科技大学的联合团队开发了一种在室温下打印金属氧化物薄膜的突破性技术,并成功利用该技术创建了既坚固又能在高温下工作的透明柔性电路。
据介绍,这种新方法可以将金属氧化物从液态金属弯月面中分离出来,实现类似打印的制造方法。弯月面是指液体由于表面张力在管道末端形成的弯曲的液面,如果用液态金属填满管道,由于只有弯月面会与空气接触,所以在弯月面表面会形成一层薄薄的金属氧化物。
研究人员将液态金属填充到两块玻璃片之间,这样一小部分弯月面就会延伸到玻璃片的末端。把玻璃片想象成打印机,液态金属就是墨水,当把弯月面移过物体表面时,其上的金属氧化物会黏附在表面上并形成薄膜,同时裸露的液体与空气接触不断形成新的氧化物,从而实现连续“打印”。
研究人员用几种液态金属和金属合金实验了这项技术,打印出的薄膜是透明的,且导电性极佳。同时,这种薄膜可以在高温下保持其导电性能,4纳米厚的薄膜即可在高达600°C的温度下保持导电性能,而12纳米厚的薄膜则可在800°C的温度下保持导电性能。此外,该技术还允许在聚合物上打印,创建即使在折叠40000次后仍能保持完整的电路。
据悉,这些薄膜还可以转移到树叶等非常规表面上,从而能在非常规的地方制造电子产品,未来研究团队将进一步与行业合作伙伴合作,探索这种创新技术的潜在应用。