天然棉纤制成晶体管


  这种有机电化学晶体管是用棉纤维制成。设备的栅极,漏极和源极都是棉线制成,这些棉线具有导电或半导电性能,需要用纳米粒子为基础的涂层诱发。

  更智能、功能更强大的服装可集成电子产品,这可能会在不久的将来出现,康奈尔大学(Cornel University)纤维科学家胡安•辛奈斯特洛扎(Juan Hinestroza)说,他是一篇论文的联合作者。

  辛奈斯特洛扎是纤维科学副教授,也是一个国际研究小组的成员,他们开发的晶体管就是使用天然棉纤维。

  “用棉纤维制备晶体管,带来一个新视野,就是无缝集成电子产品和纺织品,可以创造可穿戴式电子设备,”辛奈斯特洛扎说。

  这项创新代表着一个重要的进步,因为它奠定了基础,可以创造更复杂的设备,如棉花为基础的电路,辛奈斯特洛扎说。这可使面料感知体温,自动升温或降温,或监测高危患者的心率或血压,以及监测高技能运动员的体力活动。

  “也许有一天,我们甚至可以用棉纤维制作电脑,采用的方法类似奇普(khipus),就是一种使用结绳记事的工具,用于秘鲁印加帝国(Inca empire),”辛奈斯特洛扎说。

  这项研究在线发表在9月13日的《有机电子》(Organic Electronics)上。它描述了一种新的技术,就用保形涂层(conformal coatings)保留棉花的不规则形状,涂层采用金纳米粒子,加上半导体和导电聚合物,就可以调节天然棉纤维的电子属性。

  棉花被选作基质,是由于它固有的机械和舒适性能,而且相对便宜,广泛用于面料和服装。棉纤维重量轻,而且可持续。

  在这项研究中,第一步是要创造一个保形层,用纳米粒子覆盖棉花粗糙表层。接下来的各层是导电或半导电涂料;最后一步是制作设备。“这些涂层是如此之薄,以致棉纤维的柔性可以保留,”辛奈斯特洛扎说。

  两种有源晶体管(active transistors),就是有机电化学晶体管和有机场效应晶体管,也演示过。这两种都广泛用于电子行业,用作集成电路组件,具有控制功能,用于电话,电视和游戏机等通用设备。

  这项研究代表着一项跨学科的协作努力,合作者有康奈尔大学的纤维科学家,博洛尼亚大学(University of Bologna)的物理学家,以及卡利亚里大学(University of Cagliari)的电气工程师,后两所大学都在意大利,还有一些材料科学家来自法国国立圣艾蒂安高等矿业大学(Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-étienne)。

  辛奈斯特洛扎的实验室发挥的特长是在纤维和纤维功能方面,其他研究人员领先的专长是在物理、电气工程和有机电子学方面。