जल्द ही नायलॉन से बना पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स?

नई प्रक्रिया से पहली बार अल्ट्रा-थिक फेरोइलेक्ट्रिक नायलॉन का उत्पादन होता है

भविष्य में लचीला और पारदर्शी इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के लिए नायलॉन एक महत्वपूर्ण बिल्डिंग ब्लॉक हो सकता है। © MPI-P
जोर से पढ़ें

40 वर्षों के बाद आखिरकार: शोधकर्ताओं ने पहली बार इलेक्ट्रॉनिक रूप से उपयोग करने योग्य गुणों के साथ अल्ट्रा-पतली नायलॉन परतों का उत्पादन किया है - तथाकथित फेरोइलेक्ट्रिक नायलॉन। ये बहुलक परतें, जो केवल कुछ सौ नैनोमीटर मोटी होती हैं, पतली, पारदर्शी इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे ट्रांजिस्टर, डायोड या माइक्रोकैपेसिटर को सक्षम करती हैं। ऐसे नायलॉन इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए नई निर्माण प्रक्रिया ठोस अनुप्रयोग संभावनाओं को खोलती है।

प्रवृत्ति पोर्टेबल, लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स की ओर है - चाहे लचीले डिस्प्ले, विस्तार योग्य सौर कोशिकाओं या प्रकाश उत्सर्जक डायोड के रूप में कपड़े में बुना हुआ हो। शोधकर्ताओं ने विभिन्न वेरिएंट में लचीले, पेटेंट करने योग्य सेंसर भी विकसित किए हैं। इन इलेक्ट्रॉनिक हेल्पर्स में से अधिकांश धातु के इलेक्ट्रोड जैसे क्लासिक सामग्रियों से बने घटकों पर आधारित होते हैं, जिन्हें बेहद महीन तारों में बनाया जाता है।

इलेक्ट्रॉनिक सामग्री के रूप में पॉलिमर

लेकिन गैर-धातु सामग्री भी हैं जो इलेक्ट्रॉनिक आधार सामग्री के रूप में उपयुक्त होंगी। उनमें से एक नायलॉन है - एक प्लास्टिक आमतौर पर महिलाओं के ठीक स्टंप और सिंथेटिक वस्त्रों के लिए अधिक उपयोग किया जाता है। मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर पॉलिमर रिसर्च के सलीम अनवर और उनके सहयोगियों के अनुसार, "लगभग 30 साल पहले, हालांकि, यह पता चला था कि कुछ नाइलन्स भी फेरोइलेक्ट्रिक गुणों का प्रदर्शन करते हैं।" जब फेरोइलेक्ट्रिक सामग्री एक विद्युत क्षेत्र के संपर्क में होती है, तो सामग्री में विपरीत चार्ज के दो पोल होते हैं। इस ध्रुवता को बिजली द्वारा स्विच किया जा सकता है।

इन गुणों के कारण, फेरोइलेक्ट्रिक सामग्रियों का उपयोग इंटर आलिया को सेंसर, एक्ट्यूएटर्स, कैपेसिटर और डेटा स्टोरेज के रूप में किया जाता है। हालांकि, अब तक, अधिकांश फेरोइलेक्ट्रिक्स सिरेमिक आधारित हैं - जो उन्हें लचीले अनुप्रयोगों के लिए अनुपयुक्त बनाता है, जैसा कि शोधकर्ताओं ने समझाया है। बहुत बेहतर होगा लचीला और खिंचाव वाले पॉलिमर जैसे नायलॉन। क्योंकि उन्हें उपयुक्त सॉल्वैंट्स के साथ तरलीकृत किया जा सकता है और लचीले फेरोइलेक्ट्रिक्स के लिए कम लागत पर एक भंग अवस्था में संसाधित किया जा सकता है।

पहले ढीला, फिर वैक्यूम-सूखा

हालाँकि, समस्या: विडंबना यह है कि, फेरोइलेक्ट्रिक नायलॉन -11 पहले एक अल्ट्राथिन परत के रूप में उत्पादित नहीं किया जा सकता था। पिछले परीक्षणों ने अभी भी दसियों माइक्रोन मोटी की फिल्मों का निर्माण किया है - आधुनिक उच्च तकनीक वाले इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए बहुत अधिक। अनवर और उनके सहयोगियों को समझाते हुए, "शुरुआती उत्साह काफी हद तक समाधान प्रक्रियाओं के माध्यम से फेरोइलेक्ट्रिक नायलॉन फिल्मों को बनाने में विफलता के परिणामस्वरूप चला गया था।" प्रदर्शन

अब शोधकर्ताओं ने चालीस साल पुरानी इस समस्या को हल कर लिया है और फेरोइलेक्ट्रिक नायलॉन पतली फिल्म कैपेसिटर के निर्माण के लिए एक प्रक्रिया विकसित की है। उन्होंने ट्राइफ्लुओरोएसेटिक एसिड और एसीटोन के मिश्रण में नायलॉन जारी किया। तब नायलॉन घोल को सब्सट्रेट पर एक पतली परत के रूप में छिड़का जाता है और एक वैक्यूम के संपर्क में आता है। नतीजतन, विलायक वाष्पित हो जाता है और एक अति पतली नायलॉन फिल्म बनी रहती है।

अल्ट्रैथिन में फेरोइलेक्ट्रिक नायलॉन

मुद्दा यह है कि परिणामस्वरूप नायलॉन फिल्में न केवल एक मानव बाल की तुलना में 100 गुना पतली हैं, उनके पास आणविक संरचना भी है जो उन्हें फेरोइलेक्ट्रिक बनाती है। इसमें केवल खराब तरीके से ऑर्डर किए गए पॉलीमर चेन होते हैं, जो मजबूत हाइड्रोजन बॉन्ड से जुड़े होते हैं। "इन पतली फिल्मों के फेरोइलेक्ट्रिक गुण मोटे नायलॉन परतों की तुलना में हैं, " शोधकर्ताओं ने रिपोर्ट किया।

इसके अलावा महत्वपूर्ण: पतली नायलॉन परत बेहद चिकनी और अंतराल या छिद्रों से मुक्त होती है। पॉलिमर रिसर्च के एमपीआई के रिसर्च ग्रुप लीडर कमल असदी बताते हैं, "यह बहुत महत्वपूर्ण है क्योंकि यह उदाहरण के लिए, कैपेसिटर और इस तरह इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के विनाश को रोकता है।" "उसी समय, चमक के कारण पतली फिल्में पारदर्शी होती हैं, जो पारदर्शी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को संभव बनाती हैं।"

परीक्षण में पहला नायलॉन संधारित्र

पहले परीक्षण में, शोधकर्ताओं ने उच्च प्रदर्शन वाले नायलॉन कैपेसिटर के उत्पादन के लिए अपनी नई विकसित प्रक्रिया का उपयोग किया। ये प्रोटोटाइप अपनी लचीलापन और स्थायित्व का परीक्षण करने के लिए कई वोल्टेज चक्रों से गुजरते हैं। परिणाम: अल्ट्रा-पतली नायलॉन कैपेसिटर लाखों लोडिंग और अनलोडिंग संचालन के दौरान भी स्थिर रहे, जैसा कि अनवर और उनके सहयोगियों की रिपोर्ट है।

इस प्रकार, भविष्य में, अल्ट्रा-पतली नायलॉन परतें लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बन सकती हैं। शोधकर्ताओं का कहना है, "यह लचीला उपकरणों, सॉफ्ट रोबोट, बायोमेडिकल इंस्ट्रूमेंट्स और इलेक्ट्रॉनिक टेक्सटाइल्स जैसे अनुप्रयोगों के लिए इस तरह के नाइलॉन को आकर्षक बनाता है।" (साइंस एडवांस, 2019; डोई: 10.1126 / Sciadv.aav3489)

स्रोत: पॉलिमर रिसर्च के लिए मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट

- नादजा पोडब्रगर