RIKEN 緊急物質(zhì)科學(xué)中心 (CEMS) 和 RIKEN 先鋒研究集群 (CPR) 的研究人員開發(fā)了一種技術(shù)來(lái)提高超薄電子產(chǎn)品的靈活性，例如用于可彎曲設(shè)備或服裝的電子產(chǎn)品。該研究發(fā)表在Science Advances 上，詳細(xì)介紹了使用水蒸氣等離子體將固定在單獨(dú)的超薄聚合物薄膜上的金電極直接粘合，無(wú)需粘合劑或高溫。
隨著電子設(shè)備變得越來(lái)越小，以及對(duì)可彎曲、可穿戴和皮膚電子設(shè)備的需求增加，構(gòu)建這些設(shè)備的傳統(tǒng)方法已變得不切實(shí)際。最大的問(wèn)題之一是如何連接和集成多個(gè)設(shè)備或設(shè)備的各個(gè)部分，每個(gè)設(shè)備都位于單獨(dú)的超薄聚合物薄膜上。使用粘合劑層將電極粘在一起的傳統(tǒng)方法會(huì)降低柔韌性，并且需要對(duì)超薄電子設(shè)備造成損害的溫度和壓力?？梢允褂弥苯咏饘賹?duì)金屬鍵合的傳統(tǒng)方法，但需要非常光滑和干凈的表面，這在這些類型的電子產(chǎn)品中并不常見(jiàn)。
由 RIKEN CEMS/CPR 的 Takao Someya 領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員開發(fā)了一種新方法來(lái)保護(hù)這些連接，該方法不使用粘合劑、高溫或高壓，并且不需要完全光滑或干凈的表面。事實(shí)上，這個(gè)過(guò)程在室溫下只需要不到一分鐘，然后等待大約 12 小時(shí)。這種稱為水蒸氣等離子體輔助粘合的新技術(shù)在使用熱蒸發(fā)器印刷成超薄(千分之二毫米!)聚合物片的金電極之間形成穩(wěn)定的粘合。
RIKEN CEMS/CPR 的高級(jí)研究科學(xué)家 Kenjiro Fukuda 說(shuō)：“這是首次展示了在沒(méi)有任何粘合劑的情況下制造的超薄柔性金電子產(chǎn)品。”“使用這種新的直接鍵合技術(shù)，我們能夠制造出靈活的有機(jī)太陽(yáng)能電池和有機(jī) LED 的集成系統(tǒng)。”實(shí)驗(yàn)表明，水蒸氣等離子輔助粘合的性能優(yōu)于傳統(tǒng)的粘合劑或直接粘合技術(shù)。特別是，粘合的強(qiáng)度和一致性比標(biāo)準(zhǔn)表面輔助直接粘合實(shí)現(xiàn)的要大。同時(shí)，這種材料與彎曲表面的貼合度更高，并且比使用標(biāo)準(zhǔn)粘合劑技術(shù)所能達(dá)到的效果更耐用。
根據(jù)福田的說(shuō)法，該方法本身非常簡(jiǎn)單，這或許可以解釋為什么他們偶然發(fā)現(xiàn)了它。將金電極固定到聚合物片上后，使用機(jī)器將片的電極側(cè)暴露在水蒸氣等離子體中 40 秒。然后，將聚合物片壓在一起，使電極在正確的位置重疊。在室溫下等待 12 小時(shí)后，它們就可以使用了。該系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在使用水蒸氣等離子體活化后，但在粘合在一起之前，薄膜可以在真空包裝中儲(chǔ)存數(shù)天。在考慮訂購(gòu)和分發(fā)預(yù)激活組件的可能性時(shí)，這是一個(gè)重要的實(shí)際方面。
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