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，無需粘合劑或高溫。
隨著電子設(shè)備變得越來越小，以及對可彎曲、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。最大的問題之一是如何連接和集成多個設(shè)備或設(shè)備的各個部分，每個設(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)方法會降低柔韌性，并且需要對超薄電子設(shè)備造成損害的溫度和壓力?？梢允褂弥苯咏饘賹饘冁I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。
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，這個過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 的高級研究科學(xué)家 Kenjiro Fukuda 說：“這是首次展示了在沒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)福田的說法，該方法本身非常簡單，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存數(shù)天。在考慮訂購和分發(fā)預(yù)激活組件的可能性時(shí)，這是一個重要的實(shí)際方面。
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