211service.com
At bringe grafen på markedet
En nystartet virksomhed i Jessup, MD, håber senere på året at bringe et af de første produkter på markedet baseret på nanomaterialet grafen. Vorbeck Materialer laver ledende blæk baseret på grafen, der kan bruges til at printe RFID-antenner og elektriske kontakter til fleksible skærme. Virksomheden, der satser på de lave omkostninger ved grafenblækkerne, har en aftale med den tyske kemigigant BASF og modtog i sidste måned 5,1 millioner dollars i finansiering fra det private investeringsfirma Stoneham Partners.
Krøllet grafen: Ledende blæk lavet af startup-virksomheden Vorbeck Materials indeholder krøllet grafen. Dette atomkraftmikroskopbillede er farvelagt for at vise topografien af et stykke grafen af den type, der bruges i blækket; røde områder er højere og blå er lavere.
Siden det første gang blev skabt i laboratoriet i 2004, er grafen blevet hyldet som et vidundermateriale: de todimensionelle plader af kulstofatomer er det stærkeste materiale, der nogensinde er testet, og grafens elektriske egenskaber gør det til en potentiel erstatning for silicium i hurtigere computerchips . Syntetisering af uberørt grafen af den kvalitet, der er nødvendig for at lave transistorer, er dog stadig en omhyggelig proces, som endnu ikke kan udføres i industriel skala, selvom forskere arbejder på dette problem.
Vorbeck Materials gør hvad virksomheden videnskabelig rådgiver Ilhan Aksay kalder defekt grafen i store mængder. Selvom grafenens elektriske egenskaber ikke er gode nok til at understøtte transistorer, er den stadig stærk og ledende.
Vorbeck Materials licenserede deres metode til fremstilling af krøllet grafen fra Aksay, en professor i kemiteknik ved Princeton University. Vorbeck Materials siger, at blækket fremstillet med denne krøllede grafen er ledende og billigt nok til at konkurrere med sølv- og kulstofblæk, der i øjeblikket bruges i skærme og RFID-tag-antenner. (En anden startup, der arbejder på defekt grafen, Grafen energi fra Austin, TX, bruger en lignende form for materialet til at fremstille elektroder til ultrakondensatorer.)
Aksays metode begynder med at oxidere grafitten med syrer og derefter adskille den i atomtynde ark. Den ekspanderede grafit opvarmes derefter hurtigt, hvilket skaber kuldioxidgas, der opbygger tryk og tvinger grafenpladerne fra hinanden. Denne proces er almindelig, siger Aksay, men hans forskergruppe udviklede overvågningsmetoder for at forbedre udbyttet og sikre, at grafenpladerne skilles helt ad. Arkene opvarmes derefter for at fjerne iltgrupperne. Ledningsevnen nærmer sig den for uberørt grafen, men arkene er krøllede, så de ikke stables sammen igen, siger Aksay. Det resulterende pulver kan tilsættes til et opløsningsmiddel for at fremstille blæk eller tilsættes til polymerer for at fremstille kompositter såsom sejt dækgummi.
De fleste ledende blæk på markedet er lavet af sølvpartikler. Disse blæk kan udskrives ved hjælp af billige teknikker, men selve blækket er dyrt. Sølv bruges i stedet for billigere metaller, fordi det er mindre udsat for oxidation. Sølvblæk er mere ledende end Vorbecks grafenblæk, siger virksomhedens præsident John Lettow , men også meget dyrere. De skal også varmebehandles, efter de er påført, hvilket betyder, at de ikke kan printes på polymerer og andre varmefølsomme materialer. Grafenblæk kræver ingen varmebehandling og er mere ledende end andre kulstofbaserede alternativer til sølvblæk.
Potentielle anvendelser for blækket, siger Lettow, omfatter antenner til billige RFID-tags trykt på papir og elektriske kontakter til skærme. Nick Colaneri, direktør for Fleksibelt displaycenter ved Arizona State University, siger, at blækkets ledningsevne kan begrænse deres anvendelse i skærme til enheder med lav opløsning.
Vorbeck Materials er i forhandlinger med elektronikproducenter om at udvikle blæk til deres specifikationer. Lettow siger, at virksomheden vil begynde at sælge grafenblæk ved udgangen af året.