ScienceDaily
2019_272_7
Nova mešanica organskih polimerov omogoča, da plastična elektronika deluje pri visokih temperaturah, ne da bi pri tem žrtvovali učinkovitost.
Od iPhone telefonov na Zemlji do roverjev na Marsu večina elektronike deluje le v določenem temperaturnem območju. Z združitvijo dveh organskih materialov bi raziskovalci na univerzi Purdue lahko ustvarili elektroniko, ki bi zdržala ekstremno vročino. Ta nov plastični material bi lahko zanesljivo prevajal električno energijo do 220 stopinj Celzija (428 F), pravi članek, objavljen v reviji Science.
“Komercialna elektronika deluje med minus 40 in 85 stopinj Celzija. Izven tega območja ne bo delovala zanesljivo,” je povedal Jianguo Mei, profesor organske kemije na Univerzi Purdue. “Ustvarili smo material, ki lahko deluje pri visokih temperaturah, kar smo dosegli z mešanjem dveh polimerov.”
Eden od materialov je polprevodnik, ki lahko prevaja elektriko, drugi pa je konvencionalni izolacijski polimer, kar si lahko predstavljate, ko pomislite na običajno plastiko. Da bi ta tehnologija delovala v elektroniki, raziskovalci niso mogli le združiti teh snovi skupaj – morali so se loviti s razmerji.
“Ena od plastike prenaša naboj, druga pa lahko prenese visoke temperature,” je povedal Aristide Gumyusenge, glavni avtor in diplomant raziskovalec pri Purdueju. “Ko ju združimo, morate najti pravo razmerje, tako da se lepo združita in eden ne prevladuje nad drugim.”
Raziskovalci so odkrili nekaj lastnosti, ki so bistvene da to deluje. Oba materiala morata biti združljiva z mešanjem in vsak mora biti prisoten v približno enakem razmerju. To ima za posledico organizirano, prepleteno omrežje, ki omogoča enakomeren pretok električnega naboja, medtem ko drži obliko pri ekstremnih temperaturah.
Najbolj impresivno glede tega novega materiala ni njegova sposobnost, da prevaja elektriko pri ekstremnih temperaturah, ampak to, da se njegova zmogljivost ne spreminja. Običajno je zmogljivost elektronike odvisna od temperature. Pomislite, kako hitro bo vaš prenosnik deloval v podnebju nadzorovanega urada v primerjavi s puščavo v Arizoni. Delovanje teh novih polimernih mešanic ostaja stabilno v širokem temperaturnem razponu.
Elektronika za ekstremne temperature bi lahko bila koristna za znanstvenike na Antarktiki ali potnike, ki potujejo po Sahari, vendar je tudi kritična za delovanje avtomobilov in letal. V vozilu, ki se premika, je izpušni plin tako vroč, da senzorji ne morejo biti preblizu in porabo goriva je treba nadzorovati na daljavo. Če bi se senzorji lahko neposredno priključili na izpušni sistem, bi upravljavci dobili natančnejše odčitke. To je še posebej pomembno za letala, ki imajo na stotine senzorjev.
“Številne aplikacije so omejene z dejstvom, da se bodo te plastike porušile pri visokih temperaturah, in to bi lahko bil način, da se to spremeni,” je dejal Brett Savoie, profesor kemijskega inženirstva v Purdueju. “Sončne celice, tranzistorji in senzorji morajo v mnogih aplikacijah dopuščati velike temperaturne spremembe, zato je obravnavanje težav s stabilnostjo pri visokih temperaturah resnično kritično za elektroniko na osnovi polimerov.”
Raziskovalci bodo izvedli nadaljnje poskuse, da bi ugotovili, kakšne so prave temperaturne omejitve (visoke in nizke) za njihov novi material. Delati organsko elektroniko v ledenem mrazu je še težje, kot da bi delali v ekstremni vročini, je dejal Mei.
Povzeto po:
https://www.sciencedaily.com/releases/2018/12/181206141212.htm
