Лазерная печать микросхем как альтернатива кремнию

27.04.2026

Индустрия электроники постепенно уходит от исключительно кремниевых и пластиковых решений в сторону более гибких, дешевых и экологичных материалов. Одним из наиболее необычных направлений стала так называемая бумажная электроника, где привычный лист бумаги превращается в основу для работающих электронных схем. Именно в этой области исследователи из Лаборатории биоэлектроники и микросхем Бингемтонского университета предложили принципиально новый подход к созданию микросхем.

Ученые разработали технологию, при которой электронные схемы формируются прямо на пергаментной бумаге с помощью стандартного углекислотного лазера. Особенность используемого материала заключается в тонком силиконовом покрытии, придающем бумаге гидрофобные свойства и защищающем ее от влаги. Лазер точечно удаляет это покрытие, создавая рисунок будущей схемы и обнажая целлюлозные волокна, способные впитывать жидкость.

Далее в образованные лазером микроскопические каналы вводятся водные чернила, которые формируют функциональные элементы: резисторы, конденсаторы, а также электрические соединения и более сложные аналоговые схемы. Как объясняет руководитель проекта, профессор Сокхеун Чой, лазер фактически "программирует" бумагу, делая ее либо проводящей, либо изолирующей в строго заданных областях.

Эта разработка стала итогом более чем десятилетней работы в направлении, которое сам Чой называет бумажной электроникой. С самого начала исследований в Бингемтонском университете он ставил вопрос о том, может ли бумага заменить традиционные материалы в одноразовых электронных устройствах, сочетая функциональность с экологичностью и низкой стоимостью производства.

Первые шаги в этом направлении были сделаны еще в 2015 году, когда команда создала бумажную биобатарею размером со спичечный коробок, способную генерировать электричество с помощью бактерий. Позднее появились и более сложные решения: батареи в форме сюрикена, устройства, активируемые слюной, носимые источники энергии, использующие пот человека, а также биобатареи в капсулах, рассчитанные на работу внутри организма. Параллельно развивались бумажные биосенсоры для медицинской диагностики и экологического мониторинга.

Как отмечает Сокхеун Чой, конечная цель этих разработок заключалась в создании полностью автономной одноразовой электронной системы на бумажной основе. После разработки источников питания и сенсоров ключевым недостающим элементом оставались именно электронные схемы - резисторы, конденсаторы и соединения, обеспечивающие работу всей системы как единого устройства.

В 2024 году исследователи уже показали первую интегрированную бумажную печатную плату, созданную с использованием восковых трафаретов на хроматографической бумаге. Однако эта технология имела ограничения: при нагреве воск растекался, а минимальный размер элементов составлял около 1 мм, что не позволяло создавать компактные устройства высокого уровня интеграции.

Переход к лазерной обработке и пергаментной бумаге решил эти проблемы. Лазер формирует четкие гидрофильные каналы шириной до 250 мкм с расстоянием между ними около 300 мкм, полностью исключая эффект растекания. Чой подчеркивает, что точность здесь определяется исключительно размером лазерного пятна, что делает процесс предсказуемым и стабильным.

Практические испытания показали, что на такой платформе можно создавать полноценные электронные компоненты: резисторы с регулировкой сопротивления в диапазоне трех порядков, межсоединения с сопротивлением около 1 Ом на 6,4 см2, а также конденсаторы с емкостью от микрофарад до миллифарад. На основе этих элементов уже формируются RC-фильтры и другие базовые схемы.

Важным преимуществом технологии является ее экологичность. Используются только водные чернила без токсичных металлов и органических растворителей, а сами устройства полностью биоразлагаемы и распадаются в почве за несколько недель или могут быть быстро уничтожены сжиганием. При необходимости долговременной работы силиконовое покрытие обеспечивает защиту от влаги и механических повреждений, не влияя на электрические свойства.

Потенциальные области применения включают медицинские повязки, способные отслеживать инфекции и затем безопасно разлагаться, а также интеллектуальные этикетки для логистики, контролирующие температуру и влажность товаров в цепочке поставок. Таким образом, разработка команды Бингемтонского университета открывает путь к новым классам дешевой, гибкой и экологичной электроники.

<< Назад: Соседи формируют вашу микрофлору 27.04.2026

>> Вперед: Психологическое состояние и старение 26.04.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Атомный секрет вечного блеска золота 20.06.2026

Золото издавна считается символом вечности и благородства не только из-за своей редкости, но и благодаря удивительной химической стойкости. В отличие от большинства металлов, оно не окисляется на воздухе, не тускнеет и не покрывается ржавчиной даже спустя тысячелетия. Эта уникальная инертность позволила золотым артефактам сохранять первозданный блеск с древних времен. Однако точный механизм такой защиты долго оставался загадкой для ученых. Недавнее исследование американских химиков-вычислителей раскрыло, что дело не просто в слабом взаимодействии с кислородом, а в особой атомной структуре поверхности металла. Сотрудники Тулейнского университета Санту Бисвас и Мэтью М. Монтемор провели детальное компьютерное моделирование, чтобы понять, как молекулы кислорода взаимодействуют с поверхностью золота. Ученые сравнили два основных типа атомных структур: "реконструированные" и "нереконструированные" поверхности. Было доказано, что природная способность золота к перестройке атомов играет кл ...>>

Смарфон Realme 16T 5G 20.06.2026

В сегменте доступных смартфонов с акцентом на длительную работу без подзарядки компания Realme представила интересную новинку - модель Realme 16T 5G. Главным преимуществом устройства стала по-настоящему впечатляющая батарея емкостью 8000 мАч, которая способна обеспечить до трех дней автономной работы при умеренном использовании. При этом инженерам удалось сохранить относительно компактный корпус толщиной менее 9 мм и вес всего 224 грамма, что делает смартфон удобным для повседневного ношения несмотря на внушительный аккумулятор. Смартфон оснащен большим 6,8-дюймовым LCD-дисплеем с высокой частотой обновления 144 Гц и пиковой яркостью до 1200 нит. Такое сочетание обеспечивает плавную картинку в динамичных сценах и комфортное восприятие контента даже под прямыми солнечными лучами. За производительность отвечает энергоэффективный процессор MediaTek Dimensity 6300, дополненный оперативной памятью LPDDR4X и накопителем UFS 2.2. Для эффективного отвода тепла во время продолжительных нагру ...>>

Проблема набора веса после 40 19.06.2026

С возрастом многие люди замечают, что поддерживать привычный вес становится все сложнее, даже если рацион и уровень активности существенно не меняются. Ученые из Каролинского института в Швеции раскрыли одну из ключевых биологических причин этого явления. Они показали, что с годами в жировой ткани замедляется процесс обновления липидов, из-за чего организм постепенно накапливает жир. Это естественное возрастное изменение объясняет, почему после 40 лет тело начинает "работать" иначе, способствуя набору веса. В долгосрочном исследовании специалисты наблюдали за жировой тканью 54 мужчин и женщин на протяжении в среднем 13 лет. Независимо от того, набирали участники вес или, наоборот, худели, у всех без исключения скорость липидного обмена в жировых клетках заметно снижалась. Жир в клетках обновляется все медленнее, и этот процесс происходит автоматически с течением времени. Те, кто не компенсировал замедление уменьшением калорийности питания, в среднем набирали около 20% от исходного в ...>>

Носимый ультразвуковой пластырь UPatch для мониторинга беременности 19.06.2026

Беременность - один из самых ответственных периодов в жизни женщины, когда выявление любых отклонений может сыграть решающую роль в здоровье матери и ребенка. Современные методы мониторинга, такие как периодическое ультразвуковое исследование и кардиотокография, имеют серьезные ограничения: они дают лишь кратковременные снимки состояния и часто сопровождаются ложными тревогами. Ученые предложили инновационное решение в виде носимого ультразвукового пластыря, который способен вести непрерывное наблюдение за плодом прямо в утробе матери. Эта технология, получившая название UPatch, открывает новые возможности для раннего обнаружения осложнений и более полного понимания развития ребенка. Разработка UPatch представляет собой первый в своем роде мягкий носимый ультразвуковой датчик, способный в реальном времени фиксировать анатомические структуры плода, кровоток в сосудах и работу пуповины. Устройство компенсирует движения плода и слабые сигналы из глубоких тканей благодаря специальным ал ...>>

Планшет-бумбокс Lenovo Tab Plus Gen 2 18.06.2026

Компания Lenovo представила Tab Plus Gen 2 - обновленную версию популярной модели 2024 года. Новинка получила более крупный дисплей, усиленную аудиосистему и современное программное обеспечение, что делает ее привлекательным выбором для тех, кто любит смотреть видео, слушать музыку и работать в мобильном формате. Устройство сочетает в себе возможности планшета и портативной колонки, подчеркивая акцент на развлечениях. Одним из главных улучшений стал экран, диагональ которого выросла с 11,5 до 12,1 дюйма. Это LCD-панель с высоким разрешением 2560 х 1600 пикселей (2,5K), частотой обновления 120 Гц, поддержкой Dolby Vision и HDR10. В режиме высокой яркости дисплей способен достигать 800 нит, что обеспечивает комфортное восприятие контента даже в хорошо освещенных помещениях. Благодаря этим характеристикам изображение становится более детализированным и плавным. Особое внимание производитель уделил звуку. Аудиосистема планшета теперь включает девять динамиков JBL с поддержкой Dolby A ...>>

Случайная новость из Архива Биоэлектронные пластыри для лечения кожи 08.06.2024 Ученые разработали гибкий пластырь, который можно адаптировать и хранить, сочетающий бактерии и датчики для взаимодействия с телом. Исследователи создали "живую биоэлектронику" - устройство, сочетающее клетки, гель и электронику для мониторинга и лечения заболеваний кожи. Протестированное на мышах устройство уменьшает воспаление и имеет потенциал для более широкого применения в медицине. Команда работает над коммерциализацией технологии. В течение многих лет лаборатория профессора Божьи Тяня исследовала, как соединить сферу электроники - как правило, жесткую, металлическую и громоздкую - с мягкой, гибкой и щекотливой природой человеческого тела. В последних исследованиях они создали прототип того, что они называют "живой биоэлектроникой": сочетание живых клеток, геля и электроники, которая может интегрироваться с живой тканью. Пластыри состоят из сенсоров, бактериальных клеток и геля из крахмала и желатина. Испытания на мышах показали, что устройства могут постоянно контролировать и улучшать симптомы, похожие на псориаз без раздражения кожи. Лаборатория Тиана специализируется на раскрытии фундаментальных принципов взаимодействия живых клеток и тканей с синтетическими материалами; их предыдущая работа включала крошечный кардиостимулятор, которым можно управлять с помощью легких и крепких, но гибких материалов, которые могли бы стать основой костных имплантатов. В этом исследовании они применили новый подход. Как правило, биоэлектроника состоит из самой электроники, а также мягкого слоя, чтобы она не раздражала организм. Группа Тиана задавалась вопросом, могут ли они добавить новые возможности, интегрировав третий компонент: самые живые клетки. Группу заинтересовали целебные свойства определенных бактерий, таких как S. epidermidis , микроба, который естественным образом обитает на коже человека и, как было показано, уменьшает воспаление. Исследователи создали устройство из трех компонентов. Каркас представляет собой тонкую гибкую электронную схему с датчиками. Он покрыт гелем, созданным из крахмала тапиоки и желатина, который является мягким и имитирует состав самой ткани. Наконец, микробы S. epidermidis заправлены в гель. Когда устройство помещается на кожу, бактерии выделяют соединения, которые уменьшают воспаление и датчик контролирует кожу на предмет таких сигналов, как температура и влажность кожи.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026