喷涂内存可以实现可弯曲的数字存储

USB闪存驱动器已经成为办公室和大学校园的常用配件。但是由于可印刷电子产品的兴起，这些数字存储设备可能很快就会出现 - 包括我们的杂货，药瓶甚至衣服。

杜克大学的研究人员通过仅使用气溶胶喷射打印机和纳米粒子墨水创建一种新的“喷涂”数字存储设备，使我们更接近低成本，柔性电子产品的未来。

该器件类似于4位闪存驱动器，是第一款完全印刷的数字存储器，适用于环境传感器或RFID标签等简单电子设备的实际应用。由于它是在相对较低的温度下喷射印刷，因此可用于在可弯曲材料(如纸张，塑料或织物)上构建可编程电子设备。

“我们拥有所有可以用于实际应用的参数，我们甚至用LED做了我们自己的小演示，”Duke研究生Matthew Catenacci说道，他在网上发表的一篇论文中描述了该设备27在电子材料杂志。

新设备的核心是邮票的大小，是一种新的基于铜纳米线的可印刷材料，能够存储数字信息。

“记忆是一种抽象的东西，但实质上它是一系列零和零，你可以用来编码信息，”杜克大学化学副教授，该论文的作者本杰明威利说。

Wiley表示，大多数闪存驱动器编码的信息是串联的硅晶体管，它们可以处于充电状态，对应于“一”，而未充电状态对应于“零”。

这种新材料由填充在聚合物基质中的二氧化硅涂层铜纳米线制成，编码的信息不是在充电状态，而是在电阻状态。通过施加小电压，它可以在阻止电流的高电阻状态和允许电流流动的低电阻状态之间切换。

并且，与硅不同，纳米线和聚合物可以溶解在甲醇中，产生可以通过打印机喷嘴喷射的液体。

“我们已经开发出一种方法，可以使整个设备从解决方案中打印出来，如果您想将其应用于织物，RFID标签，弯曲和柔性基板，或者无法承受高温的基板，这就是您想要的，”Wiley说过。

为了制造该装置，Catenacci首先使用市售的金纳米粒子墨水将一系列金电极印刷到载玻片上。然后，他在铜电极上印刷了铜纳米线记忆材料，最后印刷了第二系列电极，这次是用铜制成的。

为了演示一个简单的应用，Catenacci将设备连接到包含四个LED灯的电路。“由于我们有四位，我们可以编程十六种不同的状态，”Catenacci说，每个“状态”对应一个特定的灯光模式。在实际应用中，可以将这些状态中的每一个编程为对应于数字，字母或其他显示符号。

虽然其他研究小组近年来制造了类似的可印刷存储器件，但这是第一个将实际使用所必需的关键特性结合起来的。写入速度或在状态之间来回切换所需的时间大约为3微秒，与闪存驱动器的速度相当。他们的测试表明书面信息可以保留长达十年，并且材料可以多次重写而不会降级。

研究人员说，虽然这些设备不会很快存储数码照片或音乐 - 但它们的存储容量太小 - 它们可能在低成本和灵活性的关键应用中很有用。

“例如，现在RFID标签只编码特定的产品编号，它们通常用于记录库存，”Wiley说。“但是越来越多的人也希望记录产品所感受到的环境 - 例如，这种药物是否始终保持在合适的温度下?可以使用的一种方法是制作更智能的RFID标签，以便能够感知其环境并记录随着时间推移。“