建立经济高效的电子设备的新方法,从而从薄空气中充电

使用少量电力的电子产品对物联网的发展至关重要,在物联网中,真实世界的物体与互联网相连。许多即将到来的技术,从医疗保健设备到可穿戴设备,再到智能城市和智能家居,都需要经济的晶体管和电子电路,以减少能源消耗。

艺术家的混合纳米印刷CNT晶体管的印象。图像信用:luis portilla。

印刷电子产品是制造电子产品的一种简单而经济的方法,可以促进经济电子设备在新型基材上的出现——如塑料包装、衣服或纸张——并为普通物体提供“智能”。

但对日常应用有益,这些设备需要在低能量和功耗上运行。印刷方法具有相当大的进步,但功耗仍然是一个挑战 - 对于商业生产来说,存在的各种解决方案太难。

目前,中国苏州大学(Soochow University)的科学家与中国、英国和沙特阿拉伯的其他研究机构合作,设计出了一种印刷电子设备的方法,可以用来制造可以在稀薄的空气中充电的经济设备。

这些设备甚至可以由无处不在的环境无线电信号供电。他们的结果已发表在其中ACS Nano日报》。

由于驱动多个设备的商用电池具有狭窄的寿命和负面的环境影响,因此科学家们正在创造电子设备,可以使用超低的能量自主工作。

该研究小组开发的技术提供了基于薄膜晶体管的高性能电子电路,薄膜晶体管是“双极性”的,因为它们只使用一种半导体材料在通道中传递正电荷和负电荷,在一个被称为“深亚阈值”的操作区域,这是一个短语,通常是指晶体管在通常被认为是“关闭”状态的区域工作。

该团队提出了“深度阈下双极”(deep-subthreshold ambipolar)一词,指的是无与伦比的超低运行电压和功耗水平。

根据该团队的说法,如果由这些设备组成的电子电路是由基本AA电池驱动的,对于数百万年来,他们将不可行运行。

该团队包括来自苏州大学、中国科学院、上海科技大学和阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的科学家,他们使用打印碳纳米管(超薄碳圆柱体)作为双极性半导体来获得这一结亚博老虎机网登录果。

多亏了深度阈下双极方法,我们创造了满足现实世界应用的功率和电压要求的印刷电子产品,并为遥感和“放置-忘记”设备打开了机会,这些设备可以在整个生命周期中不需要电池。

Luigi Occhipinti,剑桥大学工程系学习协作

至关重要的是,我们的超低功耗印刷电子产品简单且具有成本效益,可以制造和克服现场的长期障碍,“添加了occhipinti。

我们的印刷电子设备的方法可以缩放,以制造廉价的电池设备,可以从环境中收获能量,例如阳光或无所不在的环境电磁波,如我们的手机和Wi-Fi车站

Vincenzo Pecunia,学习联合主导作者和苏蒙大学教授

Pecunia是前博士。Cambridge的Cavendish实验室的学生和博士后研究员。

该研究为生物医学应用,基础设施监测,智能家庭和快速增长的东西器材生态系统进行了新类自动的电子产品。

这项研究得到了工程和物理科学研究理事会(EPSRC)的部分资助。亚博老虎机网登录

期刊参考:

Portilla、L。。(2020)用于超级电压和超高功率电子的Ambipolar深亚阈值印刷 - 碳纳米管晶体管。ACS Nanodoi.org/10.1021/acsnano.0c06619.

来源:https://www.cam.ac.uk.

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