日本研制出可折叠太阳能电池将改变电子元器

2019-08-15 19:37:04 来源: 宜昌信息港

  日本大阪大学产业科学研究所副教授能木雅也开发出了一种 透明纸 ,该产品具有塑料薄膜及薄板玻璃等材料不具备的出色特性。能木副教授为了充分利用其特性,还开发出了又轻又薄、可折叠至很小的太阳能。此项研究的终目标是确立可在该透明纸上设置电子部件的印刷电子技术,从而创造出既轻又柔软的新一代电子元器件。

  ▲ 大阪大学产业科学研究所纤维素纳米纤维材料研究领域副教授能木雅也和他制作的 透明纸 。

  可与芳纶纤维匹敌的高 强度

  虽然乍看起来像薄膜,但事实上却是一张透明纸。如果单单是透明、材质便宜,人们只会认为 这个东西很有意思 ,但该透明纸却具有塑料薄膜和薄板玻璃等材料不具备的出色特性。

  能木雅也副教授在展示一张看起来没有任何与众不同之处的透明薄纸时,得意地这样说道。

  这种透明纸利用 纤维素纳米纤维 制成,纤维素纳米纤维是一种直径为15纳米的纤维,是对普通的非透明纸材料纤维素进行细化加工而成,粗细仅为原来的千分之一。

  纤维直径为纳米级的纤维素纳米纤维具有相当高的 强度 ,可媲美号称强合成纤维、用于防弹背心的芳纶纤维,还具备极低的 热膨胀率 ,可与高纯度石英玻璃相匹敌。

  能木副教授认为,如果使用这种纤维素纳米纤维制作透明纸,或许可应用于 印刷电子 这一的电子领域。例如,能够制造出可折叠至很小、方便搬运、可在任何场所发电的太阳能电池等实际产品。

  印刷电子是指尝试利用印刷技术制造液晶显示器、有机EL显示器及太阳能电池等电子元器件的电子技术。作为可实现节能及削减成本的技术而备受期待,目前已在部分领域开始应用。

  例如,制造半导体时,目前通常使用 光刻 这种方法。即以真空状态,在500~800℃的高温下将材料层叠在基板上,然后削除不要的部分。而如果使用印刷技术,就可在200℃左右的低温下,只在基板所需的位置涂布材料。因此不会浪费材料,还可节能、削减环境负荷以及降低成本。并且,如果基板使用较薄且可弯曲的材料,还可实现电子元器件的柔性化及轻量化。还易于实现大面积化。

  ▲ 普通纸与透明纸。(提供:能木副教授)

  不过,难以直接使用原有的塑料薄膜。这是因为其耐热温度低于200℃,而且热膨胀率较高。以纳米单位精密地印刷电子电路和元件时,如果热膨胀率较高、伸缩幅度较大,进行调整的难度就会相应提高。

  而透明纸的热分解温度与普通纸张一样,约为2 0℃,比塑料要高,而且透明纸的热膨胀率与石英玻璃相当。因此透明纸可与现有玻璃基板一样,放在生产线上进行加工。并且,纤维素纳米纤维之间能以极高的密度形成氢键,因此透明纸具有可与碳纤维强化塑料相匹敌的高 弹性模量 ,也就是说具有不易变形的特性。

  总之,透明纸可以解决塑料薄膜存在的所有课题。并且与玻璃相比,又轻又薄,还不易碎。还可折叠成很小,方便携带。

  关于透明纸的特点,能木副教授解释说: 就相当于利用木材制作出了可折叠的薄板玻璃。

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