噴涂內存可以實現可彎曲的數字存儲

USB閃存驅動器已經成為辦公室和大學校園的常用配件。但是由于可印刷電子產品的興起，這些數字存儲設備可能很快就會出現 - 包括我們的雜貨，藥瓶甚至衣服。

杜克大學的研究人員通過僅使用氣溶膠噴射打印機和納米粒子墨水創建一種新的“噴涂”數字存儲設備，使我們更接近低成本，柔性電子產品的未來。

該器件類似于4位閃存驅動器，是第一款完全印刷的數字存儲器，適用于環境傳感器或RFID標簽等簡單電子設備的實際應用。由于它是在相對較低的溫度下噴射印刷，因此可用于在可彎曲材料(如紙張，塑料或織物)上構建可編程電子設備。

“我們擁有所有可以用于實際應用的參數，我們甚至用LED做了我們自己的小演示，”Duke研究生Matthew Catenacci說道，他在網上發表的一篇論文中描述了該設備27在電子材料雜志。

新設備的核心是郵票的大小，是一種新的基于銅納米線的可印刷材料，能夠存儲數字信息。

“記憶是一種抽象的東西，但實質上它是一系列零和零，你可以用來編碼信息，”杜克大學化學副教授，該論文的作者本杰明威利說。

Wiley表示，大多數閃存驅動器編碼的信息是串聯的硅晶體管，它們可以處于充電狀態，對應于“一”，而未充電狀態對應于“零”。

這種新材料由填充在聚合物基質中的二氧化硅涂層銅納米線制成，編碼的信息不是在充電狀態，而是在電阻狀態。通過施加小電壓，它可以在阻止電流的高電阻狀態和允許電流流動的低電阻狀態之間切換。

并且，與硅不同，納米線和聚合物可以溶解在甲醇中，產生可以通過打印機噴嘴噴射的液體。

“我們已經開發出一種方法，可以使整個設備從解決方案中打印出來，如果您想將其應用于織物，RFID標簽，彎曲和柔性基板，或者無法承受高溫的基板，這就是您想要的，”Wiley說過。

為了制造該裝置，Catenacci首先使用市售的金納米粒子墨水將一系列金電極印刷到載玻片上。然后，他在銅電極上印刷了銅納米線記憶材料，最后印刷了第二系列電極，這次是用銅制成的。

為了演示一個簡單的應用，Catenacci將設備連接到包含四個LED燈的電路。“由于我們有四位，我們可以編程十六種不同的狀態，”Catenacci說，每個“狀態”對應一個特定的燈光模式。在實際應用中，可以將這些狀態中的每一個編程為對應于數字，字母或其他顯示符號。

雖然其他研究小組近年來制造了類似的可印刷存儲器件，但這是第一個將實際使用所必需的關鍵特性結合起來的。寫入速度或在狀態之間來回切換所需的時間大約為3微秒，與閃存驅動器的速度相當。他們的測試表明書面信息可以保留長達十年，并且材料可以多次重寫而不會降級。

研究人員說，雖然這些設備不會很快存儲數碼照片或音樂 - 但它們的存儲容量太小 - 它們可能在低成本和靈活性的關鍵應用中很有用。

“例如，現在RFID標簽只編碼特定的產品編號，它們通常用于記錄庫存，”Wiley說。“但是越來越多的人也希望記錄產品所感受到的環境 - 例如，這種藥物是否始終保持在合適的溫度下?可以使用的一種方法是制作更智能的RFID標簽，以便能夠感知其環境并記錄隨著時間推移。“