گرافن لیزری، مسیر نو به‌سوی مدارهای هوشمند
به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان دانشگاه ایالتی بویزی از یک رویکرد پیشرفته برای تولید مدارهای هیبریدی انعطاف‌پذیر رونمایی کرده‌اند که هزینه‌ها، ضایعات و اثرات زیست‌محیطی را کاهش می‌دهد. کار آنها از خواص گرافن القا شده با لیزر بهره می‌برد و اخیراً روی جلد مجله Advanced Materials Technologies منتشر شده است.
گرافن القایی لیزری از یک فرآیند تولید لیزری تک مرحله‌ای استفاده می‌کند که مواد غنی از کربن را به یک ساختار رسانا و متخلخل سه‌بعدی با برخی نواحی گرافن نازک اتمی تبدیل می‌کند. این تکنیک مقیاس‌پذیر، مقرون‌به‌صرفه و قابل الگوبرداری است و آن را برای کاربرد‌هایی در الکترونیک، حسگری و ذخیره‌سازی انرژی ایده‌آل می‌کند.
در این کار، محققان از نانوذرات پالادیوم (Pd) جاسازی شده در یک ماتریس پلیمری برای تشکیل گرافن القا شده با لیزر با عملکرد Pd استفاده کردند. این نانوذرات Pd به عنوان کریستال‌های بذر برای رسوب الکترولس مس روی داربست LIG عمل می‌کنند و در نتیجه اتصالات مسی را برای برد‌های مدار چاپی انعطاف‌پذیر (f-PCBs) از طریق یک فرآیند تولید افزایشی با لیزر تشکیل می‌دهند.
سپس این اتصالات با اجزای میکروالکترونیک گسسته برای تشکیل یک تقویت‌کننده عملیاتی هیبریدی انعطاف‌پذیر که قادر به حس کردن تغییرات مقاومت در حین خمش چرخه‌ای است، استفاده می‌شوند - که پتانسیل این رویکرد را برای کاربرد‌های مختلف حس کردن برجسته می‌کند.
آتیلا رکتور، نویسنده اصلی این مقاله، گفت: «تولید افزایشی برد‌های مدار چاپی می‌تواند با کاهش ضایعات، کاهش هزینه‌ها و امکان نمونه‌سازی سریع، به پیشرفت تولید قطعات الکترونیکی کمک کند. رویکرد ما به حذف مواد شیمیایی مضر و ضایعات بیش از حد مواد کمک می‌کند تا ساخت برد مدار چاپی از نظر زیست‌محیطی پایدارتر شود.»
بازار جهانی PCB حدود ۹۰ میلیارد دلار آمریکا ارزش دارد و پیش‌بینی می‌شود در دهه آینده به بیش از ۱۵۰ میلیارد دلار آمریکا افزایش یابد. یکی از محرک‌های اصلی این رشد، افزایش تقاضا برای PCBهای انعطاف‌پذیر است که طرح‌های کم‌حجم، وزن کمتر و دوام و راحتی بیشتری را برای کاربرد‌های پوشیدنی اینترنت اشیا ارائه می‌دهند.
پروفسور دیوید استرادا از دانشکده علوم و مهندسی مواد میکرون گفت: «از شنیدن اینکه کار آتیلا با جلد مجله فناوری‌های پیشرفته مواد به رسمیت شناخته شده است، بسیار هیجان‌زده شدم. تحقیقات او نه تنها کشف علمی بنیادی را به کاربرد‌های عملی متصل می‌کند، بلکه رویکردی نوآورانه برای تولید برد‌های مدار چاپی انعطاف‌پذیر معرفی می‌کند - که با حذف ضایعات و فرآیند‌های اچینگ مضر برای شرکای صنعتی ما، هزینه‌ها و اثرات زیست‌محیطی را کاهش می‌دهد.»