【中國包裝網訊】美國杜克大學第一次完全由噴墨打印的方式，通過納米油墨制造出柔性的憶阻器存儲設備，未來有望應用于柔性電子設備包括RFID、環境傳感器等領域。

現狀分析

存儲領域，很多人都并不陌生，說起優盤、移動硬盤、內存條等存儲設備，每個人日常工作和生活都會經常接觸。

近些年來，存儲領域的創新很多，我之前就介紹過不少，例如相變存儲器、可重寫的磁荷冰、太赫茲輻射技術，鐵鈷合金材料等等，這些創新共同之處都在于使用新材料或者新技術，大幅提升存儲器件的容量和速度。

雖然取得了不少進展，但是目前的存儲設備還是難以擺脫「生產工藝復雜」、「成本高」、另外和其它電子產品一樣的具有「僵硬」的形象。

創新探索

針對上述問題，美國杜克大學的科研人員在這方面進行了探索，他們單單利用了「氣溶膠噴射打印機」和「納米油墨」，就發明了一種新型「納米油墨」“噴涂”式的數字存儲設備，讓我們離低成本、柔性的存儲設備的未來又更近了一步。

杜克大學的研究生 Matthew Catenacci 在《電子材料》雜志上于3月27日發表了一篇論文，描述了該設備。他評論說：

“我們已經擁有了所有參數，讓這項成果能夠應用于現實，并且我們已經使用LED進行了小演示。”

關鍵技術

材料

該設備核心是郵票一般大小、基于「新型銅納米線」的可印刷的材料。這種新材料是由涂有二氧化硅的銅納米線制成，包裹于聚合物基體中，它用于存儲數字信息。

噴墨打印制造

雖然該設備有點類似于四比特的閃存盤，但是它是首個「完全由打印而成的」數字存儲器。與硅材料不一樣，這種納米線以及聚合物可溶于甲醇，形成一種液體，然后再通過打印機的噴嘴噴出，進行噴墨打印。

對此，論文的作者之一、杜克大學化學系的副教授 Benjamin Wiley 說：

“我們已經開發了一種方案，讓整個設備用溶液打印形成，你可以將它應用于塑料、RFID標簽、彎曲和柔性的基底，或者不能承受高溫的基底。”

柔性

由于它能夠在相對低溫的條件下，利用噴墨印刷進行制造。所以，它可以在可彎曲的材料例如紙張、塑料或者纖維上，制造出可編程的柔性電子設備，應用于境傳感器或者RFID標簽等產品。

憶阻器

大多數的閃存盤以一些列的硅晶體管的形式編碼信息，例如它們在帶電的狀態時代表“1”，當在不帶電的狀態時代表“0”。

而這種設備信息存儲的方式，并不是依靠電荷的狀態，而是依靠電阻的狀態。對它施加一個小電壓，它可以在高阻值狀態（阻止電流流過）和低阻值狀態（允許電流流過）之間切換。

這也正是我多次介紹過的「憶阻器」的概念，鑒于之前介紹過多次。這里就不反復介紹了，具體大家可以參考我之前的相關文章。

制造過程

根據研究人員的介紹，我簡單梳理一下設備的制造過程：

首先，使用一種市場上可買到的金納米油墨，在載玻片上打印出一些列的金電極，然后在金電極周圍打印銅納米線存儲材料，最后再打印一系列的銅電極。

實驗演示

科研人員首先將設備連接于具有4個LED燈的電路板上，4個燈代表4個比特位，可以編程出16個不同狀態，每個狀態由燈的不同開關組合來代表，也許現實世界中這些狀態，可以通過編程變為數字、字母或者其它顯示符號。

創新價值

盡管這些年來，不少的研究小組都設計出了類似的可印刷的存儲設備，但是這個創新發明首次結合了一些列關鍵特定，使得它可以進行實際應用。

它的讀取速度，或者說是狀態之間的切換速度，差不多是3微秒，堪比閃存的速度。測試顯示寫入的信息可以保存達10年之久，而且材料可以被復發寫入多次，而不會退化。

應用領域

Wiley 說：

“例如，目前RFID標簽會編碼特定的生產編號，特別地會用于記錄庫存。但是人們也逐漸想要存儲產品能夠感知到環境信息，例如藥物是否經常在高溫條件下存儲？有一種方式就是用更加智能化的RFID標簽，感知環境并且按時記錄狀態。”

未來，如果這項技術得以大規模商用，那么也許會使得存儲設備變得無處不在，甚至包括我們的生活用品、藥瓶、甚至衣服，都會變成存儲器件。

但是，這種柔性設備并不是用來存儲數字照片或者音樂等文件，因為它們的存儲容量相對較小。我想，他們適用應該是以低成本和柔性為關鍵考量的領域。