高温度エレクトロニクスのホットな発明 (High-temperature electronics? That’s hot)

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2018/12/6 アメリカ合衆国パデュー大学

Organic plastic

・ パデュー大学が、最高で 220℃(428℉)の温度下で安定した導電性を提供する有機プラスチック材料を開発。
・ 市販の電子機器は-40℃~85℃までの温度範囲で作動し、この範囲を超えると作動が停止する。
・ 今回、電荷を輸送する半導体と高温度を耐久する絶縁体の 2 種類のポリマーを適切な割合で混合することで、高温度下でも作動できる材料を作製した。混合しやすいこれらの 2 種類のポリマーをほぼ均等な割合で混ぜあわせることで、厳しい温度下でも形状を維持しながら均一に電荷が移動できる相互に貫入したネットワークを形成する。
・ また、同材料は幅広い温度範囲において性能を維持できる。太陽電池やトランジスタ、センサー等は多くのアプリケーションで大幅な温度変化の耐久が不可欠であるため、高温度下の安定性の課題への対処はポリマーベースのエレクトロニクスにおいて極めて重要。
・ 凍結温度下でも作動する有機エレクトロニクスは、高温度で作動するものよりも作製が困難。今後の研究では同材料の実際の耐久温度(高・低)の限界を見極める実験を実施する。
・ 本研究には、パデュー大学のスタートアップファンド、Office of Naval Research Young Invesigator Program、米国立科学財団(NSF)の CAREER プログラムが資金を提供した。
URL: https://www.purdue.edu/newsroom/releases/2018/Q4/high-temperature-electronics-thatshot.html

(関連情報)
Science 掲載論文(アブストラクトのみ:全文は有料)
Semiconducting polymer blends that exhibit stable charge transport at high temperatures
URL: http://science.sciencemag.org/content/362/6419/1131.full

<NEDO海外技術情報より>

ABSTRACT

Semiconducting polymer blends that exhibit stable charge transport at high temperatures

Aristide Gumyusenge, Dung T. Tran, Xuyi Luo, Gregory M. Pitch, Yan Zhao, Kaelon A. Jenkins, Tim J. Dunn, Alexander L. Ayzner, Brett M. Savoie, and Jianguo Mei

Although high temperature operation (i.e., beyond 150 Celsius) is of great interest for many electronics applications, it is fundamentally challenging to achieve stable carrier mobilities for organic semiconductors at elevated temperatures. We report a general strategy to make thermally-stable high-temperature semiconducting polymer blends, composed of interpenetrating semicrystalline conjugated polymers and high glass-transition temperature insulating matrices. When properly engineered, such polymer blends display a temperature-insensitive charge transport behavior with hole mobility exceeding 2.0 cm2/Vs across a wide temperature range from room temperature up to 220 Celsius in thin-film transistors.

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