Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Рис. 1. Схема механизма "самолечения".

Рис. 2. Полимерные нити до (a-c) и после (d,e) гидролиза TiCl4.

Рис. 3. Защитное покрытие до и после гидролиза TiCl4.

Рис. 4. Залечивание трещин в оксидном покрытии после деформации.

Уникальное защитное покрытие для органической электроники

Ключевые слова:  гибкий дисплей, органическая электроника, полимеры, тонкие пленки

Опубликовал(а):  Росляков Илья Владимирович

06 января 2009

Хорошо известно, что тонкопленочные электронные устройства, в том числе транзисторы, проводящие полимеры, органические светодиоды, чувствительны к влажному воздуху. Под действием паров воды эти элементы выходят из строя и оказываются неспособными полноценно выполнять свои функции. Для защиты от коррозии в настоящее время широко используются тонкие покрытия из оксидов кремния и алюминия. Несмотря на химическую инертность и низкую проницаемость для атмосферного воздуха и паров воды, применение данных материалов для защиты гибких устройств сильно затруднено. Проблема состоит в появлении большого количества дефектов в ходе напыления тонкого слоя оксида, и, как следствие, увеличении количества трещин при активном использовании гибких устройств, что, в свою очередь, значительно сокращает срок службы электроники. Для борьбы с коррозией в настоящее время применяются "умные" материалы, способные самостоятельно «залечивать» возникающие повреждения, восстанавливая целостность защитной пленки.

В качестве «лекарства» для оксидных пленок американские ученые предложили использовать тетрахлорид титана TiCl4, способный гидролизоваться во влажной атмосфере с образованием TiO2. Система, предложенная в работе, достаточно проста (рис. 1). Под защитное покрытие оксида алюминия помещают слой полимера, "легированного" TiCl4. В месте повреждения оксидной пленки полимер деградирует, что делает возможным миграцию хлорида к месту дефекта, где он превращается в оксид, который эффективно заполняет образовавшиеся трещины, устраняя негерметичность покрытия.

А начали ученые с полимерных нитей. В работе показано, что предлагаемый материал эффективно «залечивает» в них даже небольшие отверстия (рис. 2). На следующем этапе работы ученые ввели тетрахлорид титана в тонкую полимерную пленку (в данном случае в качестве полимера выступал полиметилметакрилат). Тетрахлорид оказывается эффективен и в этом случае, полностью устраняя структурные дефекты полимера (рис. 3). На финальной стадии работы была изготовлена слоистая структура путем напыления на полимерную пленку оксида алюминия. Деформация полученной структуры ведет к образованию трещин, которые полностью заполняются образующимся оксидом титана (рис. 4).

Предложенный авторами метод весьма эффективен при борьбе с дефектами, возникающими в защитных покрытиях. Самозалечивающиеся системы надежно защищают электронные устройства от влаги и значительно продлевают срок их службы.

Работа «A Delivery System for Self-Healing Inorganic Films» опубликована в журнале Advanced Functional Materials.


Источник: Advanced Functional Materials



Комментарии
Владимир Владимирович, 06 января 2009 18:22 
Про "оксид алюминия" в анонсе - понял почему но как-то не отражает основную тему...
И TiCl4 очень активный химически и выделяет агрессивную HCl Интересный выбор защитного вещества по сравнению с теми же алкоксидами.
Насчёт напыления оксида алюминия (2050 по Цельсию) очень сомневаюсь. Проще напылить алюминий, а потом окислить. А может и не надо искать лёгких путей?
Сергей Леонидович, а если пылить алюминий в среде с неслишком низким pO2?
А что, гидролиз TiCl4 дает именно TiO2? Причем плотный слой?
Владимир Владимирович, 06 января 2009 23:50 
В статье одной фразой упомянуто ALD (нанесение атомных слоев) оксида алюминия. Скорее всего по сценарию близкому, к описанному Александром Валерьевичем.
По быстрому просмотру оригинальной статьи, она показалась мне весьма мутной...
Александр Валерьевич,
Я сам не напыляю, поэтому рассуждаю умозрительно. Но у нас в электротехнике если нужен толстый слой оксида, например в качестве изоляции обкладки электролитического конденсатора применяют анодирование. А если нужно обеспечить химическую устойчивость алюминиеваго провода, его плакируют особо чистым алюминием, а тонкий слой оксида без дефектов на особо чистом алюминии образуется наверное сам собой.
*(рассматривая бутыль с TiCl4)*

Да он что, это, полиэтилен сожрал? Или это тефлоновая лента была?

Если серьёзно - то TiCl4 покоцает исходный ПММА. Да и при гидролизе слой оксида получается неплотный (по крайней мере - первое время).
Ещё момент - оксид более объёмный чем исходная жидкость, следовательно полимер начнёт "пучить"
Владимир Владимирович, 08 января 2009 23:07 
Все пожрёт тетрахлорид, да еще и надымит
Про реакцию с ПММА, наверное много смысла будет, что при разрушении сложноэфирной связи будут образовываться смешаные алкоксиды-карбоксилаты. И хочется думать, что HCl можно при желании удалить на этой стадии.
Не понял только про более объёмный оксид, ведь его плотность больше (пусть даже самого аморфного), а молекулярная масса меньше по сравнению с хлоридом. (Наверное, просто с металлическим титаном перепуталось). Согласен, что это в принципе очень положительный фактор для защитных плёнок

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Микроструктура искусственного опала
Микроструктура искусственного опала

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.