U St. Louisu rastezljive i savitljive LED diode ispisuju tintnim pisačem

Prvo su postojale diode koje emitiraju svjetlost ili LED diode. Zatim su stigle organske LED diode ili OLED. A sada su istraživači iz laboratorija Chuana Wanga na Odsjeku za elektrotehniku i inženjerstvo Sveučilišta Washington u St. Louisu otišli korak dalje. Razvili su novi materijal koji uzima najbolje od obje tehnologije, uz novi način izrade – pomoću tintnog pisača.

Najbolje od oba svijeta

Organske LED diode, izrađene od organskih malih molekula ili polimernih materijala, jeftine su i fleksibilne. Možete ih savijati ili rastezati, ali imaju relativno niske performanse i kratak vijek trajanja. Anorganske LED diode kao što je microLED imaju pak visoke performanse, super svijetle i vrlo su pouzdane, ali nisu fleksibilne i vrlo su skupe.

Perovskit se može ispisati na razne nekonvencionalne podloge, poput gume
Perovskit se može ispisati na razne nekonvencionalne podloge, poput gume

U Wangovom laboratoriju uzeli su najbolje od oba svijeta i napravili organsko-anorganski spoj, o čemu su izvijestili u časopisu Advanced Materials.

Koristili su posebnu vrstu kristalnog materijala, organometalni halidni perovskit, ali na drugačiji način. Tanki sloj perovskit, koji je u tekućem obliku, tradicionalno se stvara centrifugiranjem, kapanje na ravnu podlogu koja se vrti. Kako se supstrat okreće, tekućina se širi i na kraju je prekriva u tankom sloju. Odatle se može oporaviti i pretvoriti u perovskitne LED-ice ili PeLED-ice.

Chuan Wang s Odsjeka za elektrotehniku i inženjerstvo Sveučilišta Washington u St. Louisu
Chuan Wang s Odsjeka za elektrotehniku i inženjerstvo Sveučilišta Washington u St. Louisu

Međutim, u tom se procesu gubi mnogo materijala; podloga se vrti na nekoliko tisuća okretaja u minuti pa dio perovskita prska i odleti, ne lijepeći se za podlogu. U Wangovom laboratoriju dosjetili su se pa su umjesto centrifugiranjem perovskit počeli nanositi tintnim pisačem. 


Brže i jeftinije

Takav način štedi materijale jer se perovskit može odložiti tamo gdje treba, na sličan način kao što se slova i brojke ispisuju na komadu papira; bez prskanja, uz manje otpada. Proces je također mnogo brži i skraćuje vrijeme izrade s više od pet sati na manje od 25 minuta.

Umjesto centrifugiranjem, perovskit su u Wangovom laboratoriju počeli nanositi tintnim pisačem
Umjesto centrifugiranjem, perovskit su u Wangovom laboratoriju počeli nanositi tintnim pisačem

To nije jedina prednost metode tintnog ispisa: perovskit se tako može ispisati na razne nekonvencionalne podloge, poput gume.


“Zamislite da imate uređaj veličine mobilnog telefona, ali se može rastegnuti do veličine tableta”, kaže Wang. Međutim, da bi zaslon bio fleksibilan, LED diode otisnute na gumu morale bi biti fleksibilne, a perovskit to nije.


Problem su riješili ugradnjom anorganskih kristala perovskita u organsku, polimernu matricu napravljenu od polimernih veziva. To je učinilo perovskit, a samim tim i PeLED, elastičnim i rastezljivim.

Brojne mogućnosti

Proces nije bio baš jednostavan jer treba paziti da se različiti slojevi materijala ne miješaju, što je postignuto umetanjem odgovarajućeg polimera između perovskita i ostalih slojeva, polimera koji će štititi perovskit, a pritom neće ometati performanse. Nakon toga otisnute su prve rastezljive PeLED-ice, a podnesen je i zahtjev za patentiranjem tehnologije i metodu izrade.

Ukapavanje perovskita na podlogu pomoću tintnog pisača
Ukapavanje perovskita na podlogu pomoću tintnog pisača

Ove PeLED-ice mogu biti samo prvi korak u revoluciji elektronike: zidovi bi mogli osvjetljavati sobe ili čak prikazivati dnevne novine. Mogle bi se koristiti i za izradu nosivih uređaja, čak i onih pametnih, poput pulsnog oksimetra za mjerenje kisika u krvi. A sve to jeftino i brzo.