В России нашли эффективный подход к созданию «умного» стекла
Уникальную технологию модификации стекла с помощью графена для создания электроники нового поколения разработала научная группа TERS-Team из Томского политехнического университета. По их словам, методика отличается от аналогов низкой стоимостью, а также тем, что графеновые структуры становятся частью стекла, а не просто покрытием. Статья опубликована в журнале Advanced Materials.
Стекло — важный материал современной электроники и один из ключевых материалов, использующихся в быту. Сегодня, по словам специалистов, идет активный поиск технологий, способных сделать стекло «умным», то есть интегрировать в него электронику. Это не только расширит функции привычных стеклянных изделий, но и обеспечит новые возможности применения материала.
Первый шаг к такой технике — сделать стекло электропроводящим, объяснили ученые. Существующие решения этой задачи основаны на создании нанопокрытий из металлов и их оксидов, электропроводящих полимеров или углерода. Однако покрытия со временем стираются и имеют ограниченный срок эксплуатации, отметили специалисты.
Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) предложили метод модификации стекла графеном с помощью лазера. По словам авторов, технология позволяет создавать в любых стеклянных изделиях графеновые электропроводящие структуры, способные стать основой интегрированной электроники.
"Мы впервые в мире показали, как с помощью лазера изготовить электропроводящий и устойчивый композит на основе графена и стекла. Наш метод позволяет "рисовать" графеном нужные структуры, вплавляемые в стекло на несколько микрометров. Это обеспечивает возможность долговременного использования материала без ухудшения свойств", — рассказала профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Евгения Шеремет.
ученые Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ в Научном парке вуза
На основе новых композитов, по словам ученых, можно разработать дешевую и эффективную гибкую электронику, новые оптоэлектронные устройства, а также различные стеклянные изделия с расширенным функционалом.
«Наша технология — первый, но очень серьезный шаг к созданию «умного» стекла. Пока мы протестировали два применения нового композита, в качестве электрохимического сенсора и нагревательного элемента. И то, и другое может найти широкое применение как в быту, так и в промышленности», — рассказала ассистент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Анна Липовка.
Важнейшее преимущество подхода ученых ТПУ — возможность интеграции активного материала в уже готовое стекло. Это позволит получать композиты произвольных размеров и форм с контролируемой электрической проводимостью, объяснили специалисты.
Методика производства композитов основана на технологии лазерно-индуцированного обратного переноса. В отличие от существующих методик применения графена в микроэлектронике, разработка ТПУ использует не сам графен, а его сравнительно дешевый оксид, а также недорогие полупроводниковые лазеры. По словам авторов, разработка может быть реализована с использованием только отечественных элементов.
В дальнейшем научный коллектив планирует разработать применения нового композита в качестве материала сенсоров и энергонакопителей, а также адаптировать технологию для использования с другими материалами.
Томский политехнический университет – участник программы Минобрнауки России «Приоритет 2030» по направлению «Исследовательское лидерство». В программе развития вуза заложены три стратегических проекта – «Энергия будущего», «Инженерия здоровья» и «Новое инженерное образование».
