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Novo processo de fabricação pode ser passaporte para eletrônicos flexíveis de próxima geração

Fonte

Universidade de Glasgow

Data

quarta-feira. 18 agosto 2021 07:40

Em um novo artigo publicado na revista científica NPJ Flexible Electronics, engenheiros do grupo Bendable Electronics and Sensing Technologies (BEST) da Universidade de Glasgow, no Reino Unido, descreveram como simplificaram e aprimoraram o processo convencional para a criação de eletrônicos flexíveis de grande área. Até agora, os eletrônicos flexíveis mais avançados eram fabricados principalmente por um processo chamado impressão por transferência, um processo de estampagem em três estágios.

Primeiro, uma nanoestrutura de semicondutor à base de silício é projetada e desenvolvida em uma superfície conhecida como substrato. No segundo estágio, a nanoestrutura é retirada do substrato por um selo polimérico macio. No estágio final, a nanoestrutura é transferida do selo para outro substrato flexível, pronto para uso em dispositivos dobráveis ​​como monitores de saúde, robótica leve e telas dobráveis.

No entanto, o processo de impressão por transferência tem uma série de limitações que dificultaram a criação de dispositivos flexíveis mais complexos e em larga escala. O controle preciso de variáveis ​​críticas, como a velocidade de transferência e a adesão e orientação da nanoestrutura, torna difícil garantir que cada selo seja idêntico ao anterior.

Semelhante a como um passaporte mal carimbado pode dificultar a leitura dos viajantes, um carimbo polimérico incompleto ou desalinhado no substrato final pode levar a um desempenho eletrônico abaixo do padrão ou até mesmo impedir o funcionamento dos dispositivos. Embora os processos tenham sido desenvolvidos para tornar a transferência de estampagem mais eficaz, eles geralmente requerem equipamentos adicionais, como lasers e ímãs, adicionando custos de fabricação.

A equipe de Glasgow adotou uma abordagem diferente, removendo completamente o segundo estágio do processo de impressão por transferência convencional. Em vez de transferir nanoestruturas para um selo polimérico macio antes de ser transferido para o substrato final, o novo processo é o que eles chamam de “transferência direta de rolo”,  imprimindo silício diretamente em uma superfície flexível.

O processo começa com a fabricação de uma fina nanoestrutura de silício de menos de 100 nanômetros. Em seguida, o substrato receptor – um material de folha de plástico flexível de alto desempenho chamado poli-imida – é coberto por uma camada ultrafina de produtos químicos para melhorar a adesão. O substrato preparado é então enrolado em um tubo de metal, e uma máquina controlada por computador desenvolvida pela equipe rola o tubo sobre o ‘wafer’ de silício, transferindo-o para o material flexível.

Ao otimizar cuidadosamente o processo, a equipe conseguiu criar impressões altamente uniformes em uma área de cerca de 10 centímetros quadrados, com rendimento de transferência de cerca de 95% – significativamente mais alto do que a maioria dos processos convencionais de impressão de transferência em escala nanométrica.

“Isso significa que esse tipo de eletrônica flexível pode ser sofisticado o suficiente para integrar controladores flexíveis em matrizes de LED, por exemplo, potencialmente permitindo a criação de displays digitais independentes que podem ser enrolados quando não estiverem em uso. Camadas de material flexível esticadas sobre membros protéticos podem fornecer aos amputados melhor controle sobre suas próteses ou até mesmo integrar sensores para dar aos usuários uma sensação de toque”, destacaram os pesquisadores.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Glasgow (em inglês).

Fonte: Universidade de Glasgow.

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