大家一定聽過“物聯網”。從智能手機、手表到建筑、機器部件、醫療設備,數以十億計的物件,就在各自所在的位置充當無線傳感器,擴展、連接成一個巨大無邊的網絡。幾乎所有物體都能連接到物聯網,相互感知,交流信息。
問題來了,這需要海量的電子器件啊?,F今的大多數電子電路,都是在硅“晶圓”上制造的,只因為硅晶片能經受以后加工過程中的高溫和化學腐蝕。經過高溫和蝕刻之后,電子電路產品“脫穎而出”,而硅晶片則遭到裁切而損壞。因此每次制造電路,都得換用新的晶圓。這就“老貴”了。
我們來看看李教授團隊的“大橋油漆剝離法”。實際上這項制造技術稱為“轉移印刷”,由普渡大學和弗吉尼亞大學的研究人員開發。微小的電子電路是印刷到晶圓表面的。電路印刷完成后,在其和晶圓之間插入可延展的金屬層(如鎳),以使印刷后的薄膜可以從硅材料上剝離。剩下的硅晶圓又用來制造下一批電路。于是,一塊晶圓上可以制造出數量幾乎無限的電子電路,又因為這一來省掉好幾個制造步驟,大大降低了制造成本。
薄膜剝離時,晶圓浸沒在室溫的水中,水的幫助顯著降低了機械應力,讓薄膜自行脫離。由于不需要高溫,不需要化學品,也稱得上是環境友好的。
團隊的試驗還表明,電路部件在其從硅晶圓剝離、形成薄膜之前和之后,都能夠正常工作。李說:“我們已經優化了過程,能以無缺陷的方式從晶片上剝離電子薄膜。”
薄膜修整后就是可用的“電子貼紙”,粘貼到任何表面上,能賦予后者所需的電子性能。比如,把樂高拼塊變成“物聯網”中的高科技傳感器、固定在無人機上到危險地區去探測氣體泄漏,或者貼在花盆上,讓它能感知溫度變化,適應植物的生長。