ตั้งแต่การจำลองผิวหนังไปจนถึงหุ่นยนต์คล้ายมนุษย์: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิกทำงานอย่างไร

อินทรีย์อิเล็กทรอนิกส์คืออะไร?

เป็นสาขาหนึ่งของอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้วัสดุอินทรีย์

สำหรับการผลิตวงจรและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆอุปกรณ์ส่วนใหญ่มีข้อได้เปรียบเหนือวัสดุอนินทรีย์แบบดั้งเดิมซึ่งทุกคนคุ้นเคย นี่เป็นสาขาที่ค่อนข้างใหม่ แต่ความเป็นไปได้ไม่มีที่สิ้นสุด และผลลัพธ์ก็น่าประทับใจอยู่แล้ว

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบดั้งเดิมมีพื้นฐานมาจากของแข็งซิลิคอนซึ่งใช้ในการสร้างเซมิคอนดักเตอร์ เป็นสารอนินทรีย์ (เช่นไม่มีคาร์บอน) ในทางตรงกันข้ามอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อินทรีย์ใช้โมเลกุลที่ใช้คาร์บอนไม่ว่าจะเป็นโมเลกุลขนาดเล็กหรือโพลีเมอร์ซึ่งเป็นสายโซ่ยาวของโมเลกุล โมเลกุลชีวภาพเกือบทั้งหมดเป็นสารประกอบอินทรีย์ แต่ยังรวมถึงสารที่ได้จากไฮโดรคาร์บอนเช่นปิโตรเคมีน้ำมันและพลาสติก หลายคนอาจคิดว่าโพลีเมอร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งไม่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า - ตัวอย่างเช่นโพลีเมอร์พลาสติกใช้ในการหุ้มสายทองแดง แต่พอลิเมอร์และโมเลกุลอินทรีย์บางชนิดสามารถนำไฟฟ้าได้

พวกเขาแตกต่างจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ซิลิกอนแบบดั้งเดิมอย่างไร?

สารประกอบอินทรีย์มีอยู่บ้างข้อดีกว่าสารประกอบอนินทรีย์ มีน้ำหนักเบายืดหยุ่นและโปร่งใสซึ่งทั้งหมดนี้แตกต่างจากเทคโนโลยีซิลิกอนแบบคลาสสิกอย่างมาก นอกจากนี้ยังสามารถผลิตได้ถูกกว่า

เหตุใดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิกจึงทำให้เกิดการโฆษณาอย่างมาก?

มีสารประกอบอินทรีย์อยู่มากมายและกลุ่มฟังก์ชันที่หลากหลาย (กระจุกอะตอมที่มีคุณสมบัติโดดเด่นในตัวเอง) คุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของพวกมันปรับแต่งได้ง่ายมากโดยการเพิ่มกลุ่มฟังก์ชัน หมู่ฟังก์ชันบางกลุ่มจะดึงอิเล็กตรอนออกและบางส่วนก็บริจาคอิเล็กตรอน ดังนั้นเมื่อรวมพวกมันเข้าด้วยกัน นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถปรับคุณสมบัติที่ต้องการได้อย่างแม่นยำมาก ตัวอย่างเช่น คุณสามารถปรับการเรืองแสงสำหรับไดโอดเปล่งแสงได้ 

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดใหม่ปรากฏขึ้นได้อย่างไร?

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิกเริ่มขึ้นในปี 1950ปีเมื่อ H. Inokuchi และเพื่อนร่วมงานได้ค้นพบโมเลกุลอินทรีย์ที่ทำหน้าที่เป็นตัวแรก จากการค้นพบนี้เป็นที่ยอมรับว่าโมเลกุลอินทรีย์อาจเป็นสารกึ่งตัวนำซึ่งเป็นคำที่ใช้กันทั่วไปสำหรับซิลิคอนเจอร์เมเนียมและองค์ประกอบอื่น ๆ ที่คล้ายคลึงกัน ปรากฎว่าสารกึ่งตัวนำอินทรีย์มีข้อดีกว่าเซมิคอนดักเตอร์แบบเดิมหลายประการ

สารกึ่งตัวนำอินทรีย์

W. Helfrich และ V.G.ชไนเดอร์ค้นพบว่าโมเลกุลอินทรีย์สามารถเปล่งแสงได้ เป็นครั้งแรกที่พบคุณสมบัติดังกล่าวในโมเลกุลของแอนทราซีน ข้อเสียเปรียบเพียงประการเดียวคือผลกระทบนี้ต้องใช้ไฟฟ้าแรงสูงซึ่งทำให้การค้นพบและการพัฒนาต่อไปไม่ได้ผลอย่างมาก จากนั้นในช่วงทศวรรษที่ 1980 นักวิทยาศาสตร์สามคนคือ Heeger, McDiarmid และ Shirakawa ได้ทำโพลีเมอร์ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าซึ่งพวกเขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี 2000 ไม่กี่ปีต่อมามีการค้นพบว่า perylene tetracarboxylic dianhydride - PTCDA ซึ่งเป็นโมเลกุลสีย้อมอินทรีย์ที่ยังคงใช้ในสีรถมีคุณสมบัติเป็นสารกึ่งตัวนำ

เหตุการณ์สำคัญที่สำคัญต่อไปคือการเปิดไดโอดเปล่งแสงอินทรีย์ - OLED - อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ทำจากสารประกอบอินทรีย์ที่ปล่อยแสงอย่างมีประสิทธิภาพเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านพวกมัน อุปกรณ์นี้ถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1987 โดย Ching Tang และ Stephen Van Slykme แห่ง Kodak อุปกรณ์สามารถปล่อยแสงได้เพียง 5 โวลต์และเปลี่ยนอุตสาหกรรมการแสดงผลไปตลอดกาล

ตอนนี้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดังกล่าวใช้ที่ไหนและอนาคตคืออะไร?

ตามที่ศาสตราจารย์ Andreas Hirsch หัวหน้าภาควิชาเคมีอินทรีย์ที่ Friedrich-Alexander University ใน Erlangen-Nuremberg ในเยอรมนีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำจากคาร์บอนแทนที่จะเป็นซิลิคอนอาจนำไปสู่อุปกรณ์ทางการแพทย์เซ็นเซอร์และหุ่นยนต์รุ่นใหม่

“คนส่วนใหญ่คงจะใช้เทคโนโลยีหน้าจอ ปัจจุบันไดโอดเปล่งแสงอินทรีย์ (OLED) พบได้ทั่วไปในโทรศัพท์มือถือ และคุณยังสามารถซื้อทีวีด้วยได้ แต่ก่อนหน้านั้น จอแสดงผลคริสตัลเหลว (LCD) ซึ่งถือได้ว่าเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิกชนิดหนึ่ง ได้ถูกนำไปใช้ในการใช้งานหลายอย่างมานานหลายปีแล้ว” Hirsch อธิบายในการให้สัมภาษณ์กับ Richard Grey จาก Horizon

“ ฉันเชื่อว่าในอีก 50 ปีข้างหน้าคุณคุณจะได้เห็นหุ่นยนต์อีกมากมายที่ดูเป็นธรรมชาติซึ่งสามารถทำหน้าที่ที่หุ่นยนต์โลหะทำไม่ได้” นักวิทยาศาสตร์กล่าว

สเปกตรัมของการใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อินทรีย์

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิกมีการใช้งานที่หลากหลาย สี่ในนั้นสามารถเรียกได้ว่ามีแนวโน้มมากที่สุด ได้แก่ จอแสดงผลเทคโนโลยีโซลาร์เซลล์และทรานซิสเตอร์และไบโอเมดิซีน

 การแสดงผล

OLED (ไดโอดเปล่งแสงอินทรีย์) —เป็นเทคโนโลยีบุกเบิกที่พัฒนาโดย Ching Tang และ Stephen Van Slyke OLED ประกอบด้วยฟิล์มอินทรีย์ที่ใช้สารเรืองแสงเพื่อสร้างแสงในตัวแทนที่จะใช้แสงย้อน ฟอสฟอรัสคือการแผ่รังสีเนื่องจากการกระตุ้นของอิเล็กตรอนที่คงอยู่เป็นระยะเวลานาน คุณอาจสังเกตเห็นสิ่งนี้ในนาฬิกาข้อมือและหน้าปัดที่เรืองแสงในความมืด 

Namsan Seoul Tower 1F— อุโมงค์ OLED

ฟอสฟอรัสเป็นโฟโตลูมิเนสเซนซ์ชนิดพิเศษซึ่งแตกต่างจากสารเรืองแสงสารเรืองแสงจะไม่ปล่อยพลังงานที่ดูดซึมออกมาทันที เวลาในการปลดปล่อยที่นานขึ้นมีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนพลังงาน“ ต้องห้าม” ในกลศาสตร์ควอนตัม

การทำงานของ OLED ค่อนข้างตรงไปตรงมาฟิล์มอินทรีย์ประกอบด้วยสองชั้น: เปล่งแสงและนำไฟฟ้า มีรูที่เส้นขอบระหว่างสองชั้น ชั้นเปล่งแสงจะปล่อยอิเล็กตรอนออกมาและการรวมตัวของอิเล็กตรอนและโฮลอีกครั้งส่งผลให้เกิดโฟตอนที่ประกอบขึ้นเป็นแสง

โดยทั่วไป OLED มีสองประเภท - เมทริกซ์แบบพาสซีฟและแอคทีฟ

• Passive matrix OLED (PMOLED) มีแถบแถบแคโทดและขั้วบวกพวกมันตั้งฉากซึ่งกันและกัน จุดตัดและสร้างพิกเซลที่แสงถูกปล่อยออกมา วงจรภายนอกใช้กระแสกับแถบที่เลือกของขั้วบวกและแคโทดเพื่อกำหนดพิกเซลที่จะเปิดอยู่และพิกเซลใดจะยังคงปิดอยู่ ความสว่างขึ้นอยู่กับขนาดของกระแสไฟฟ้าที่ใช้ ข้อเสียคือใช้พลังงานมากดังนั้นจึงใช้ในหน้าจอขนาดเล็กเช่น PDA (Personal Digital Assistant) และเครื่องเล่น MP3
• OLED ประเภทที่สองคือ OLED แบบแอคทีฟเมทริกซ์(AMOLED) AMOLED ยังมีแคโทดวัสดุอินทรีย์และแอโนดเต็มชั้น แต่ชั้นแอโนดจะซ้อนทับเมทริกซ์ของอาร์เรย์ทรานซิสเตอร์ฟิล์มบาง (TFT) อาร์เรย์ TFT เป็นวงจรที่กำหนดพิกเซลที่เปิดเพื่อสร้างภาพ

AMOLED ใช้พลังงานน้อยกว่ามากPMOLED เนื่องจากอาร์เรย์ TFT ต้องการพลังงานน้อยกว่าวงจรภายนอก ด้วยเหตุนี้จึงเหมาะสำหรับจอแสดงผลขนาดใหญ่เช่นจอคอมพิวเตอร์โทรทัศน์และป้ายโฆษณาอิเล็กทรอนิกส์

ในทางกลับกัน OLED LED ก็มีมากมายข้อได้เปรียบเหนือ LCD (จอแสดงผลคริสตัลเหลว) จอ LCD แบบดั้งเดิมประกอบด้วยหลายส่วน ผลึกเหลวไม่มีแสงพื้นหลังของตัวเอง ดังนั้นจึงใช้แสงพื้นหลัง นอกจากนี้  การออกแบบจอแสดงผลมีแผ่นสะท้อนแสงเพื่อปรับปรุงความสว่าง แผ่นกระจายแสงเพื่อแยกและกระจายแสงอย่างสม่ำเสมอ โพลาไรเซอร์ด้านล่างและโพลาไรเซอร์ด้านบน ฟิลเตอร์สีเพื่อสร้างแสงสี และแน่นอนว่าคริสตัลเหลวซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญ ทำให้ความหนาของหน้าจอเพิ่มขึ้นอย่างมาก

ไดโอดเปล่งแสงควอนตัม (QLED) - อื่นๆทิศทาง. ประกอบด้วยโพลาไรเซอร์และฟิลเตอร์สี พวกเขายังต้องการแสงไฟเนื่องจากจุดควอนตัมไม่สามารถเปล่งแสงของตัวเองได้ ส่งผลให้จอแสดงผลเหล่านี้หนาเกินไป OLED มีความโฉบเฉี่ยว ให้สีดำสนิทมากกว่า QLED และทำงานได้ดีกว่าในแสงสลัว เนื่องจากแต่ละพิกเซลได้รับแสงสว่างแยกกัน หน้าจอ OLED อาจบางมากได้ อย่างไรก็ตาม บริษัทและผู้บริโภคส่วนใหญ่เลือกจอแสดงผล OLED สำหรับสมาร์ทโฟนของตน 

 การใช้งานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

อุปกรณ์โซลาร์เซลล์อินทรีย์อยู่ในเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ส่วนใหญ่ โพลีเมอร์มักใช้เป็นวัสดุโซลาร์เซลล์ ข้อได้เปรียบหลักอย่างหนึ่งของการใช้วัสดุอินทรีย์ในการสร้างเซลล์แสงอาทิตย์คือ "ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสง" ของโมเลกุลอินทรีย์นั้นสูงดังนั้นวัสดุจำนวนน้อยจึงสามารถดูดซับแสงจำนวนมากได้โดยปกติจะมีลำดับหลายร้อยนาโนเมตร นอกจากนี้ยังมีความยืดหยุ่นและบางกว่าซิลิกอนมาก ในขณะที่เทคโนโลยี OPV (Organic Photovoltaic) ในปัจจุบันมีประสิทธิภาพในการแปลงเกิน 10% ถึง 12% นักวิจัยบางคนคาดการณ์ว่าเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์จะมีประสิทธิภาพ 15-20% นอกจากนี้ยังสามารถรีดและแม้กระทั่งปุ๋ยหมัก

และแม้ว่าเราจะอยู่ในโลกอิเล็กทรอนิกส์ที่มากขึ้นเรื่อย ๆการเข้าถึงโลกนี้มี จำกัด ประชากรประมาณ 1.3 พันล้านคนขาดการเข้าถึงไฟฟ้าโดยหลายคนต้องพึ่งพาน้ำมันก๊าดแบตเตอรี่หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล เนื่องจากต้นทุนการผลิตที่ถูกกว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิกจึงไม่เพียง แต่เปลี่ยนวิธีการใช้เทคโนโลยีของผู้คนเท่านั้น แต่ยังขยายการใช้งานไปยังประชากรโดยไม่ต้องเข้าถึงกริด

ข้อเสียเปรียบหลักของอินทรีย์เซลล์แสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพต่ำเมื่อเทียบกับเซลล์แสงอาทิตย์อนินทรีย์เช่นเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอน แต่กำลังมีการวิจัยเพื่อแก้ปัญหานี้และมีการค้นพบวัสดุใหม่ ๆ ทุกวันซึ่งสามารถปฏิวัติอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์ได้

ทรานซิสเตอร์อินทรีย์ที่พิมพ์ได้แบบยืดหยุ่น

ทรานซิสเตอร์เป็นส่วนประกอบพื้นฐานบล็อกอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ที่ขยายสัญญาณหรือทำหน้าที่เป็นสวิตช์ ทรานซิสเตอร์สนามผลอินทรีย์ (OFET) คือทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามที่ประกอบด้วยอิเล็กโทรดนำไฟฟ้าสารกึ่งตัวนำอินทรีย์และอิเล็กทริก ความไม่ชอบมาพากลของมันคือใช้พลังงานน้อยมากในการตรวจตรากระแสไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่มากและยังทำหน้าที่เป็นสวิตช์ที่ดีอีกด้วย ทรานซิสเตอร์เหล่านี้ผลิตในวงจรพิมพ์โดยใช้สีย้อมอินทรีย์ที่ยืดหยุ่น ใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีสิ่งปนเปื้อนเข้าไปในวัสดุเนื่องจากอาจส่งผลเสียต่อการนำไฟฟ้าของวัสดุได้

วงจรพิมพ์โดยใช้ OFET
Yasunori Takeda และคณะ/Wikimedia ได้รับอนุญาตภายใต้ CC BY 4.0

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมามีความสนใจใน OFETได้เติบโตขึ้นอย่างมากและด้วยเหตุผลที่ดี ในแง่ของคุณลักษณะ OFET สามารถแข่งขันกับซิลิคอนอสัณฐาน (a-Si) ได้ ผลที่ได้คือ ขณะนี้มีความสนใจเพิ่มขึ้นในการใช้ OFET ในอุตสาหกรรมสำหรับแอพพลิเคชันที่ไม่เข้ากันกับการใช้ a-Si หรือเทคโนโลยีทรานซิสเตอร์อนินทรีย์อื่นๆ ในปัจจุบัน ข้อได้เปรียบทางเทคโนโลยีหลักประการหนึ่งคือชั้น OFET ทั้งหมดสามารถสะสมและจัดโครงสร้างได้ที่อุณหภูมิห้อง ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในพื้นที่ขนาดใหญ่ที่มีต้นทุนต่ำบนพื้นผิวที่ยืดหยุ่น ซิลิคอนต้องได้รับความร้อนที่อุณหภูมิสูงเกิน 40°C จึงจะหล่อลงในแม่พิมพ์ได้ อย่างไรก็ตาม ยังเร็วเกินไปที่จะพูดถึงการใช้ OFET อย่างแพร่หลายเนื่องจากความไม่สมบูรณ์ของเทคโนโลยี

ไบโอเมดิซีน

การใช้สารอินทรีย์ที่สำคัญอีกประการหนึ่งอิเล็กทรอนิกส์เป็นยา ตัวอย่างเช่น เพื่อรักษาอาการตาบอดโดยใช้จอประสาทตาที่ฝังอยู่ในดวงตา อุปกรณ์ตรวจจับสัญญาณแสงที่เข้าตาและแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งไปยังสมอง อิเล็กโทรดที่เคลือบด้วยสีย้อมอินทรีย์จะส่งสัญญาณไฟฟ้าไปยังเซลล์ตัวรับของดวงตา

องค์ประกอบต้องเข้ากันได้ทางชีวภาพการเลือกวัสดุและส่วนผสมที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญ ปัจจุบันได้อนุญาตให้ผู้ป่วยตาบอดรับรู้แสงสว่างและความมืดโครงร่างของวัตถุบางครั้งแม้แต่ตัวอักษรและการแสดงออกทางสีหน้า เป้าหมายของนักวิทยาศาสตร์คืออุปกรณ์ไม่เพียง แต่มีความละเอียดสูง แต่ยังมีประสิทธิภาพที่ดีอีกด้วย นี่เป็นตัวอย่างที่ดีในการทำงานร่วมกันของเทคโนโลยีและการแพทย์เพื่อปรับปรุงชีวิตของผู้คน

อนาคตของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใหม่

สาขาอิเล็กทรอนิกส์อินทรีย์ในอนาคตจะเป็นอย่างไรยังคงมีวิวัฒนาการต่อไปในรูปแบบที่ไม่สามารถจินตนาการได้ในปัจจุบัน แนวคิดบางอย่างได้ถูกนำไปใช้แล้วเช่นสมาร์ทโฟน OLED ทีวีและแผงโซลาร์เซลล์ราคาไม่แพงที่ติดตั้งบนหลังคาในพื้นที่ชนบท ในอนาคตสมาร์ทโฟนแบบพับได้จะกลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้นและตัวอย่างเช่นผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งเลียนแบบผิวหนังของมนุษย์ด้วยความไวต่อการสัมผัสจะใช้เวลาในการพัฒนามากขึ้น การคาดการณ์อื่น ๆ ยังไม่สามารถทำได้เนื่องจากความเป็นไปได้ในการใช้งานมีความหลากหลายและครอบคลุมหลาย ๆ ด้านเช่นการแพทย์และการวิจัยด้านชีวการแพทย์พลังงานและสิ่งแวดล้อมการสื่อสารและความบันเทิงเฟอร์นิเจอร์ในบ้านและสำนักงานเสื้อผ้าและอุปกรณ์ส่วนตัวและอื่น ๆ อีกมากมายได้รับผลกระทบ

เครื่องใช้ไฟฟ้าออร์แกนิกก็สามารถทำได้การผลิต การใช้ และการรีไซเคิลอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรกำลังมองหาวิธีที่จะทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใหม่ๆ ประหยัดพลังงานมากกว่าการออกแบบที่ใช้ซิลิคอนในปัจจุบัน

ประโยชน์ของการใช้สารอินทรีย์สำหรับการผลิตทางอิเล็กทรอนิกส์คืออะไร?

• โอกาสใหม่

  วัสดุอินทรีย์มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวคุณสมบัติที่ไม่สามารถทำได้ด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ซิลิคอน คุณสมบัติประกอบด้วยความไว ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ และความยืดหยุ่น การตรวจจับคือการใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อตรวจจับสารเคมีหรือชีวภาพในสิ่งแวดล้อมหรือบนร่างกายมนุษย์

  นักวิทยาศาสตร์จินตนาการถึงไบโอเซนเซอร์ที่ไม่เป็นเช่นนั้นไม่เพียงแต่ตรวจระดับน้ำตาลในเลือดของผู้ป่วยโรคเบาหวานเท่านั้น แต่ยังช่วยกระจายอินซูลินในปริมาณที่เหมาะสมในเวลาที่เหมาะสมอีกด้วย วัสดุอิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิกไม่เพียงแต่เข้ากันได้ทางเคมีกับระบบชีวภาพมากกว่าอุปกรณ์ที่ใช้ซิลิคอนเท่านั้น พวกมันให้ความยืดหยุ่น ความสามารถในการขยาย และ “ความนุ่มนวล” ทางกล

  คุณสมบัติเหล่านี้ร่วมกันสร้างศักยภาพของเซ็นเซอร์ไบโออิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ที่สามารถเข้ากับส่วนโค้งและส่วนที่เคลื่อนไหวของร่างกายมนุษย์ได้

• ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

  ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรยังคงดำเนินต่อไปปรับปรุงการสังเคราะห์และการกำหนดลักษณะของวัสดุอินทรีย์เพื่อใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ พวกเขาหวังว่าการใช้วัสดุดังกล่าวจะนำไปสู่จอแสดงผลอิเล็กทรอนิกส์ แสง และอุปกรณ์อื่น ๆ ที่ประหยัดพลังงานมากขึ้น

  เช่นจำเป็นต้องทำออร์แกนิกเซลล์แสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพมากกว่าจึงสามารถนำไปใช้ในสถานที่ต่างๆ เช่น ยุโรปเหนือและพื้นที่ส่วนใหญ่ของรัสเซีย ซึ่งกลางคืนยาวนานมากและมีแสงแดดเพียงช่วงเวลาสั้นๆ โดยเฉพาะในฤดูหนาว

  วิศวกรกำลังพยายามสร้างอุปกรณ์จากวัสดุอินทรีย์ที่มีอายุการใช้งานนานขึ้นสามารถรีไซเคิลได้หรืออาจย่อยสลายได้ทางชีวภาพ นอกจากนี้วิธีการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิกจะประหยัดพลังงานมากขึ้นซึ่งนำไปสู่ขั้นตอนที่น้อยลงและวิธีการกู้คืนความร้อนเหลือทิ้งน้อยลง

• เสียน้อยลงปลอดภัยมากขึ้น

  การใช้วัสดุอินทรีย์สำหรับการสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทำให้เกิดความหวังว่าวิธีการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในอนาคตจะพึ่งพาวัตถุดิบน้อยลงและจะปลอดภัยยิ่งขึ้นด้วย

  วัสดุสามารถประหยัดได้ด้วยการพึ่งพาให้น้อยลงกระบวนการที่สิ้นเปลือง เช่น การพิมพ์ วัสดุจะถูกเพิ่มเข้าไปในโครงสร้างหรืออุปกรณ์ทีละชั้นในขณะที่ถูกสร้างขึ้น ซึ่งตรงข้ามกับการหมุนเหวี่ยง ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเอาวัสดุออกและกำจัดส่วนเกิน

  นอกจากใช้น้อยวัสดุนักเคมีกำลังมองหาวิธีการใช้วัสดุที่ปลอดภัยกว่า ตัวอย่างเช่นโพลีเมอร์จำนวนมากต้องการตัวทำละลายที่ก่อมะเร็ง ไม่อนุญาตให้ใช้ตัวทำละลายบางชนิดในอุตสาหกรรมการพิมพ์ในสหภาพยุโรปเนื่องจากความเป็นพิษ

• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีเสถียรภาพ

  การสร้างผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม- ไม่ใช่แค่การสร้างเซลล์แสงอาทิตย์หรืออุปกรณ์อื่น ๆ ที่ "เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม" มากขึ้นเท่านั้น แต่ยังใช้วิธีการผลิตที่ "เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม" มากขึ้นด้วย ต้องใช้ความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อมในทุกขั้นตอนของวงจรการผลิตตั้งแต่การจัดหาวัตถุดิบไปจนถึงการกำจัดของเสีย วัสดุอินทรีย์สามารถขับเคลื่อนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไปสู่อนาคตได้อย่างยั่งยืนมากกว่าที่จะเป็นไปได้ในโลกอิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบัน

  สุดท้ายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สีเขียวหมายถึงว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นั้นมีความทนทาน ความสามารถรอบด้านของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิกควบคู่ไปกับคำมั่นสัญญาของสาขาเพื่อความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อมและสังคมชี้แนวทางไปสู่ชุดเทคโนโลยีที่มีอายุการใช้งานยาวนานมาก

สถานการณ์ตลาด

ตามการวิจัยตลาดของพันธมิตรภายในปี 2570ตลาดอิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิกจะมีมูลค่าถึง 159.1 พันล้านดอลลาร์ โดยมี CAGR ที่ 21.0% ความต้องการที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการใช้เทคโนโลยีที่สนับสนุนการพัฒนาที่ยั่งยืนและความต้องการอิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิกเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีล่าสุดได้กระตุ้นให้เกิดการเติบโตของตลาดอิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิกทั่วโลก เมื่อพิจารณาจากวัสดุ กลุ่มเซมิคอนดักเตอร์มีส่วนแบ่งที่ใหญ่ที่สุดในปี 2019 เมื่อพิจารณาตามภูมิภาค ตลาดเอเชียแปซิฟิกครองส่วนแบ่งสูงสุดในปี 2019 

นอกจากนี้ในสัปดาห์นี้ก็ได้เปิดตัวรายงานขนาดใหญ่ "ปริมาณตลาด ส่วนแบ่ง การเติบโต และรายงานจนถึงปี 2020-2028 " ตามข้อมูลดังกล่าว ในช่วงคาดการณ์ ตลาดอิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิกทั่วโลกจะเติบโตเท่านั้น รายงานการวิจัยนี้จะตรวจสอบภูมิทัศน์ของตลาดและแนวโน้มการพัฒนาในอนาคตอันใกล้นี้ หลังจากตรวจสอบบริษัทหลักๆ แล้ว รายงานจะมุ่งเน้นไปที่ผู้เข้ามาใหม่ซึ่งขับเคลื่อนการเติบโตของตลาด บริษัทส่วนใหญ่ในตลาดอิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิกทั่วโลกกำลังเปิดรับแนวโน้มทางเทคโนโลยีใหม่ ๆ ในตลาด

สุดท้ายนี้ นักวิจัยได้ให้ความกระจ่างในรูปแบบต่างๆ เพื่อระบุจุดแข็ง จุดอ่อน โอกาส และภัยคุกคามที่ส่งผลต่อการเติบโตของตลาดอิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิกทั่วโลก

ผู้มีบทบาทสำคัญบางคนที่ทำงานนี้ตลาดรวมถึง บริษัท ต่างๆเช่น Fujifilm Dimatix, AU Optronics, BASF, Bayer MaterialScience, H.C. STARCK, DuPont, Koninklijke Philips, LG Display, Sumitomo, Merck, AGC Seimi Chemical, Novaled, Samsung Display, Sony, Universal Display, Heliatek, Evonik

บรรทัดล่างคืออะไร?

ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาภูมิภาคอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิกมีความก้าวหน้าอย่างมากอย่างเห็นได้ชัด: มีอุปกรณ์จำนวนมากออกสู่ตลาดแล้วและมีการพัฒนาต้นแบบจำนวนมาก สาขานี้จะเติบโตอย่างต่อเนื่องเปลี่ยนวิธีที่สังคมมีปฏิสัมพันธ์กับเทคโนโลยีในฐานะนักเคมีนักฟิสิกส์นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรคนอื่น ๆ รับมือกับความท้าทายในการวิจัย โครงการวิจัยและฝึกอบรมแบบสหวิทยาการที่รวบรวมนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรจากสาขาความรู้ที่แตกต่างกันรวมทั้งจากภาคส่วนต่างๆของกิจกรรม (เช่นนักวิชาการอุตสาหกรรมรัฐบาล) จะมีส่วนช่วยในความร่วมมือที่จำเป็นในการแก้ไขปัญหาเหล่านี้

อ่านยัง

นักวิจัยได้พัฒนาพลังงานสะอาดจากกราฟีนเป็นครั้งแรก

ในวันที่ 3 ของการเจ็บป่วยผู้ป่วย COVID-19 ส่วนใหญ่สูญเสียความรู้สึกในการดมและมักจะมีอาการน้ำมูกไหล

ธารน้ำแข็ง Doomsday กลายเป็นอันตรายมากกว่าที่นักวิทยาศาสตร์คิด เราบอกสิ่งสำคัญ