可穿戴技術(shù)重大突破:有機(jī)納米材料制成柔性存儲器

目前的可穿戴電子設(shè)備中,有機(jī)納米材料并沒有得到更廣泛應(yīng)用,主要是因?yàn)樗鼈儫o法產(chǎn)生柔性、非易失、具有實(shí)用的讀寫速度的存儲器。最近,一組國際研究人員團(tuán)隊(duì)的突破性研究,解決了這一問題。

有機(jī)納米材料,作為一項(xiàng)常規(guī)技術(shù)突破,已廣泛應(yīng)用于柔性電子領(lǐng)域,例如制成柔性邏輯電路或者顯示器。但是,目前的可穿戴電子設(shè)備中,有機(jī)納米材料并沒有得到更廣泛應(yīng)用,主要是因?yàn)樗鼈儫o法產(chǎn)生柔性、非易失、具有實(shí)用的讀寫速度的存儲器。最近,一組國際研究人員團(tuán)隊(duì)的突破性研究,解決了這一問題。

研究簡介

最近,法國斯特拉斯堡大學(xué)、國家科學(xué)研究中心(CNRS)、柏林洪堡大學(xué) 、斯洛文尼亞新戈里察大學(xué)的一組研究人員,合作開發(fā)了一種柔性、非易失、由有機(jī)納米材料組成的光學(xué)存儲薄膜晶體管設(shè)備,成為可穿戴電子領(lǐng)域的又一項(xiàng)重大突破。

開發(fā)柔性有機(jī)存儲器所面臨的挑戰(zhàn)

目前為止,開發(fā)柔性有機(jī)存儲器的主要挑戰(zhàn)來自于:創(chuàng)建穩(wěn)定的、不會隨著時間推移失去數(shù)據(jù)的、柔性的、提供具有實(shí)用性的擦寫循環(huán)(持久)的系統(tǒng)。

該設(shè)備的原理和優(yōu)勢

團(tuán)隊(duì)通過發(fā)表在《自然納米技術(shù)》雜志上的論文,解釋了通過一種稱為"二芳基乙烯 "(DAEs)的分子制造這種設(shè)備,能夠在兩種狀態(tài)(稱為打開或者關(guān)閉的形式)之間切換。從寫入轉(zhuǎn)向擦除的過程很簡單,只需要調(diào)節(jié)照射材料的光線波長(藍(lán)光用于寫,綠光用于擦除)。

未來展望

目前,設(shè)備的制造還停留在實(shí)驗(yàn)室原型階段,所以體積達(dá)1平方毫米,顯得比較大。為了使得這些存儲器成為商用產(chǎn)品,還需要進(jìn)行小型化和封裝。研究人員已經(jīng)在進(jìn)行這些工作,并且計(jì)劃繼續(xù)測試設(shè)備在封裝后的性能和穩(wěn)定性,另外也將檢驗(yàn)制造工藝是否符合工業(yè)輸出標(biāo)準(zhǔn),例如卷對卷制程和噴墨印刷。

來自柏林洪堡大學(xué)的團(tuán)隊(duì)成員Stefan Hecht認(rèn)為:

"通過其他有機(jī)元器件(有機(jī)發(fā)光二極管和有機(jī)場效應(yīng)晶體管)實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備,是重要的一步,因?yàn)檎麄€系統(tǒng)會因?yàn)橛袡C(jī)電子的優(yōu)勢而受益。"

未來,隨著材料技術(shù)和制造工藝的進(jìn)一步發(fā)展,制造成本進(jìn)一步降低,有機(jī)電子設(shè)備會越來越多地在可穿戴和其他柔性電子設(shè)備中應(yīng)用。

荷蘭開發(fā)新鋰電池技術(shù):采用純硅陽極 電池容量增加50%

荷蘭能源研究中心(Energy research Centre of the Netherlands;ECN)開發(fā)出新的鋰電池能量儲存技術(shù),據(jù)稱可讓充電電池增加50%的儲存容量。

為了商用化這項(xiàng)新發(fā)明,ECN還成立了一家新創(chuàng)公司--LeydenJar Technologies。

該技術(shù)采用純硅陽極,取代了鋰離子電池傳統(tǒng)上所使用的石墨陽極,從而使鋰離子電池的組件儲存容量增加了10倍,整個電池的儲存容量則提升了50%。然而,采用硅晶的問題在于當(dāng)電池充電時會隨之膨脹,使得組件的尺寸增加三倍,而可能使硅層變脆,并導(dǎo)致電池材料碎裂。

ECN使用以等離子為基礎(chǔ)的奈米技術(shù),將硅排列在銅箔上,從而為可能發(fā)生的膨脹現(xiàn)象創(chuàng)造足夠的空間,讓電池得以保持穩(wěn)定。針對商業(yè)化應(yīng)用,這一硅層最終約需要薄至10微米,這幾乎要比一張紙更薄10倍。

ECN的研究人員Wim Soppe從12年前開始開發(fā)薄膜太陽能電池時,就一直在探索這種材料。他表示,"對于太陽能電池來說,這種材料并不穩(wěn)定,但我們發(fā)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)對于鋰離子電池來說極具發(fā)潛力。"

ECN的技術(shù)轉(zhuǎn)移經(jīng)理Sjoerd Wittkampf表示,全世界都大力投入研究,期望進(jìn)一步改善鋰離子電池。"在這方面,幾乎每隔幾星期就會有重大突破發(fā)布。這些新發(fā)現(xiàn)通常關(guān)注于僅能在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行小規(guī)模生產(chǎn)的材料。"

"而讓ECN的開發(fā)成果如此被看好的原因在于:用于大量生產(chǎn)這種材料的技術(shù)近在咫尺,因?yàn)樗皖愃朴谀壳坝糜谔柲茈姵氐纳a(chǎn)制程。我們認(rèn)為,這將有助于為我們帶來獨(dú)特的優(yōu)勢。在LeydenJar Technologies成立后,我們將轉(zhuǎn)移這項(xiàng)技術(shù),最終并使其上市,為電池產(chǎn)業(yè)與創(chuàng)投業(yè)者(VC)之間尋求最佳契合。

LeydenJar Technologies共同創(chuàng)辦人Chris TIan Rood表示,"由于鋰離子電池的應(yīng)用普遍,新成立的公司將專注于三個主要的市場領(lǐng)域,即電動車(EV)、消費(fèi)性電子,以及可再生能源儲存。"

"目標(biāo)是為大型電池制造商提供技術(shù)。在未來的示范工廠中,我們希望為第一批客戶生產(chǎn)硅陽極,并展示這項(xiàng)技術(shù)在量產(chǎn)時的競爭力。"