Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Новая нанобумага (слева) и обычная бумага (справа). Также приведена микроструктура.
Микрофотография поверхности бумаги после сушки.
Спектр пропускания образцов бумаги.
Нанобумажный самолетик устремлен в светлое будущее.

За бумагой будущее электроники

Ключевые слова:  гибкая электроника, печатная электроника, прозрачная электроника, электронная бумага

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

06 февраля 2009

Стекло хорошо зарекомендовало себя в качестве прозрачной основы для электронных схем. Однако оно, по вполне понятным причинам, совершенно не годится для изготовления гибкой электроники. Для этого принято использовать пластики, но и у них существует ряд проблем. Одна из них – значительные коэффициенты термического расширения (КТР), характерные для большинства полимеров. Так как осаждение функциональных материалов на подложку обычно происходит при повышенных температурах, то при охлаждении изготовленные элементы схем могут быть повреждены.

Японские исследователи разработали очень интересный прозрачный материал с низким коэффициентом термического расширения – нановолокнистую бумагу. По сути, это и есть обычная бумага, только изготовленная из целлюлозных волокон диаметром 15 нм. По заверениям авторов, этот дешевый и простой в изготовлении материал будет неминуемо востребован в будущем для создания гибких дисплеев, солнечных батарей, электронной бумаги и множества других высокотехнологичных устройств. Более того, обычная бумага станет просто ненужной, а целлюлозно-бумажная промышленность переориентируется на производство нанобумаги.

Растительные волокна образованы более тонкими целлюлозными нановолокнами. Эти нановолокна всем хороши – имеют КТР = 0.1 ppm/К, т.е. такой же маленький, что и у кварцевого стекла. При этом волокна очень прочны и рассеивают тепло намного лучше, тем стекло. А вот если такие волокна плотно упаковать, то полученный материал и вовсе становится прозрачным, сохраняя все упомянутые выше свойства.

Чтобы извлечь нановолокна из растений, необходимо разобрать растительные волокна на составные части. Для этого ученые взяли древесную муку, удалили лигнин и гемицеллюлозу и перемололи в воде. Потом суспензию нановолокон отфильтровали и высушили. При удалении воды нановолокна плотно слиплись под действием капиллярных сил, и получилась нанобумага толщиной 60 мкм. Она оказалась полупрозрачной из-за рассеяния света на неровностях поверхности, но после полировки стала прозрачной. Коэффициент термического расширения составил 8.5 ppm/К, что сравнимо со стеклом. Теперь на бумагу можно наносить элементы электронных схем и защитные покрытия.

Работа «Optically Transparent Nanofiber Paper» опубликована в журнале Advanced Materials.


Источник: Wiley InterScience



Комментарии
Курилин Сергей Леонидович, 06 февраля 2009 10:41 
Калька?
Л В А, 06 февраля 2009 10:46 
Обращает внимание второй снимок. Как человек, занимавшийся литографией могу сказать - не покатит. У отожженого огнеполированного, стекла поверхность куда глаже. Возможно пойдет для дисплеев низкого разрешения, но останется вопрос гигроскопичности, хотя это, до некоторой степени, удалимо.

Мне кажется можно добиться более-менее гладкой поверхности не используя для формования обычную сушку. Хотя... Все равно при резком и существенном изменении влажности поверхность будет так или иначе коробится. Нужно формировать из гидрофобных волокон.
Трусов Л. А., 06 февраля 2009 12:45 
если внимательно почитать, то там ее потом еще полируют. + в статье предлагают и другие методы разглаживания, а также защитные покрытия, но это уже не так интересно.
Сегодня доступно большое (невероятно большое!)количество прозрачных полимеров со спектром свойств на любой вкус. Нанобумага любопытна только как "зелёная"
Трусов Л. А., 06 февраля 2009 14:30 
ктр у них какой?
тклр у них разный
и есть на уровне стекла, особенно низкие значения - для композитов .
и ещё - для целлюлозы характерна анизотропия тклр, бумагу при нагревании "коробит" ("По сути, это и есть обычная бумага").
Трусов Л. А., 06 февраля 2009 15:39 
полимеры обычно довольно дороги и их производство не шибко чистое.

а так статья типично японская - очень много восторгов и потенциальных применений, читать очень интересно. рекомендую к прочтению как пример для подражания.
----
При этом волокна очень прочны и рассеивают тепло намного лучше, тем стекло.
----

Вот это я не понял. Бумага плохо проводит тепло. Стекло намного лучше. Как же тут получилось наоборот?
Трусов Л. А., 06 февраля 2009 16:56 
это ж нанобумага
Владимир Владимирович, 06 февраля 2009 17:23 
Нанобумаге - ура и восторг!
Японцы - молодцы!
Льву Артемовичу - благодарность за перевод!

Думается, что такая бумага не только "зеленая", что очень хорошо уже само по себе, но еще и потенциально дешевле полимеров; и плюс много интересного и полезного можно сделать на основе таких нанокомпозитов
Чуракова Мария Дмитриевна, 06 февраля 2009 22:26 
Японцы - молодцы
Но врятли такая бумага вытескит обычную. Банальный пример из жизни - тетрадку из такой бумаги не сделаешь. Представляете, каково писать, когда просвечивают слои предыдущих записей?
Вывод - нанобумага гениальна, но не более обычной бумаги - просто та уже всем стала привычной.
Владимир Владимирович, 06 февраля 2009 23:17 
А если нанобумагу не полировать, а наоборот сделать поверхность более грубой, да еще и наполнитель какой внести, то и можно будет писать, как на травленом (матовом) стекле
А вот простую бумагу полностью прозрачной не сделать, сколько не полируй и умасливай
Нано, однако!
52 метра
Владимир Владимирович, 07 февраля 2009 09:41 
Ой, а почему "52 метра"
Трусов Л. А., 07 февраля 2009 12:46 
54 вроде всегда было
Владимир Владимирович, 07 февраля 2009 16:05 
Извините за повторение навязчивых вопросов:
Ой, а почему "54 метра"
Шалин Александр Сергеевич, 07 февраля 2009 16:10 
+- 5 метров, к тому же
Шалин Александр Сергеевич, 07 февраля 2009 16:11 
Товарищи, у кого доступ есть к этому журналу, киньте, пожалуйста, статью на почту (shalin_a@rambler.ru), прочту.
Трусов Л. А., 07 февраля 2009 16:23 
+- 2 метра
Владимир Владимирович, 07 февраля 2009 16:44 
Вредноватые Вы все-таки немного...
Но поискал, нашел
И теперь недоумеваю Владимиром Константиновичем
(Модуль жесткости и абразивность ведь недетские будут у этой нанобумаги )
Классная весчь
Л В А, 07 февраля 2009 18:22 
Абразивность как раз меньше, т.к. шероховатость поменее чешуйки кожи. Хотя все познается в сравнении
Туалетная нанобумага - нечто новое.
Кстати, если плетение будет определенным - она сможет найти своего потребителя, поскольку будет мягче.

А ещё рваться менее будет...
Трусов Л. А., 07 февраля 2009 22:04 
а главное, прозрачная!
Владимир Владимирович, 08 февраля 2009 02:20 
Думается, что в контексте интересующего Владимира Константиновича, эстетические и оптическо-визуальные свойства будут вторичны по сравнению с тактильными характеристиками
как интересно
Л В А, 13 февраля 2009 20:44 
Есть иное применение -
1. Возможно создать обои с выпуклым МЕНЯЮЩИМСЯ рисунком.
2. Тактильные экраны для слепых
Главное отличие от существующих - цена и особенности производства, позволяющие выпускать вплоть до панно в несколько метров шириной.
Щербина Марина Петровна, 20 февраля 2009 17:32 
Возможно создать обои с выпуклым МЕНЯЮЩИМСЯ рисунком. Здорово! Обклеил комнатку, например фиалками да розами, проснулся - мама мия! уже джунгли да тигры со всех сторон!

А если нанобумагу не полировать, а наоборот сделать поверхность более грубой, да еще и наполнитель какой внести, то и можно будет писать, как на травленом (матовом) стекле Таки и зачем такие сложности, если есть обыкновенная бумага? Тем более, уверена, всё равно компьютер всё вытеснит
Владимир Владимирович, 20 февраля 2009 18:46 
Таки и зачем такие сложности, если есть обыкновенная бумага?
Токмо умственного упражнения ради для демонстрации потенциального решения конкретного вопроса...

Тем более, уверена, всё равно компьютер всё вытеснит
Таки ой!
Хотелось бы думать, что не всё
(в частности, думать про это всё не мозгами от Микрософта )
Щербина Марина Петровна, 21 февраля 2009 22:36 
Владимир Владимирович, ну если ради умственного упражнения ради для демонстрации потенциального решения конкретного вопроса... - то да! Кстати, прекрасная фраза, мне и моим друзьям понравилась да чертиков. и про яблоко познания. ))

Но все таки удобнее носить с собой одну книженцию из двух экранов, в памяти которой все учебники - Ммммм... Прям мечта! Особенно когда домой после школы приволакиваешь портфель
Владимир Владимирович, 22 февраля 2009 06:29 

А электронные учебники на базе доступных нетбуков (или подобных устройств) несомненно станут реальностью в школах в самое ближайшее время.
Щербина Марина Петровна, 22 февраля 2009 10:06 
Владимир Владимирович, скорее бы! Если не мне - всё равно доучиваюсь - то хоть другим)) Но пока эт всё разработают, пока эта реальность станет доступной даже нашей школе....

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

 

Проникающие шарики
Проникающие шарики

Крабовый панцирь побеждает грязную нефть
Химики МГУ разработали уникальную люминесцентную методику определения маркеров «грязной нефти» (дибензотиофенов) с использованием селективной сорбции в оптически прозрачных материалах на основе сшитых гелей хитозана.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Броуновское движение скирмионов.Растягиваем графен правильно. Красное вино, кофе и чай помогают создавать материалы для гибкой носимой электроники. Металлическая природа кремния и углерода.

К 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире
Эксперты отметили рост числа научных публикаций отечественных ученых и сообщили, что к 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире по публикационной активности.
27 – 29 ноября в рамках юбилейных мероприятий Химического факультета МГУ и торжественной церемонии закрытия Международного года Периодической таблицы химических элементов эксперты подвели итоги 2019 г.

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Мембраны правят миром
Коллектив авторов, Гудилин Е.А.
Ученые МГУ за счет детального изучения структурных и морфологических характеристик материалов на основе оксида графена и 2D-карбидов титана, а также моделирования их свойств, улучшили методы создания мембран для широкого круга практических применений.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

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!



 
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.