211service.com
Fleksibel berøringsskærm lavet med trykt grafen
Grafen, en plade af kulstof kun et atom tyk, har spektakulær styrke, fleksibilitet, gennemsigtighed og elektrisk ledningsevne. Ansporet af dets potentiale for anvendelse i nye enheder som berøringsskærme og solceller, har forskere leget med måder at lave store plader af ren grafen på, for eksempel ved at barbere atomtynde flager af og kemisk opløse klumper af grafitoxid. Alligevel har laboratorieeksperimenter i de 30 år siden grafenens opdagelse hovedsageligt kun givet pletter af stoffet, og massefremstilling har virket langt væk.
Se igennem: Forskere har lavet et fleksibelt grafenark med sølvelektroder trykt på det (nederst), der kan bruges som berøringsskærm, når det er tilsluttet til at styre software på en computer (øverst).
Fremtiden for feltet er bestemt ikke afskalning af blyantspåner, siger Michael Strange , professor i kemiteknik ved MIT. Den store produktion af monolagsgrafen var en alvorlig teknologisk hindring for at fremme grafenteknologien.
Forskere hos Samsung og Samsung har nu bedste alle tidligere rekorder for syntese af grafen i laboratoriet Sungkyunkwan Universitet , i Korea, har produceret et kontinuerligt lag af ren grafen på størrelse med et stort fjernsyn, der spoler det ud gennem ruller oven på en fleksibel, gennemsigtig, 63 centimeter bred polyesterplade.
Det er ingeniørkunst, når det er bedst, siger James Tour , en professor i kemi ved Rice University, som har arbejdet på måder at fremstille grafen ved at opløse bidder af grafit. [Folk har lavet] det i et laboratorium i små bittesmå ark, men aldrig på en maskine som denne.
Holdet har allerede skabt en fleksibel berøringsskærm ved at bruge den polymer-understøttede grafen til at lave skærmens gennemsigtige elektroder. Det materiale, der i øjeblikket bruges til at fremstille gennemsigtig elektronik, indiumtinoxid, er dyrt og skørt. At producere grafen på polyesterplader, der bøjes, er det første skridt til at lave gennemsigtig elektronik, der er stærkere, billigere og mere fleksibel. Man kunne teoretisk set rulle sin iPhone sammen og stikke den bag øret som en blyant, siger Tour.
Det koreanske hold byggede på hurtige fremskridt i de seneste måneder. Feltet er virkelig gået frem i de seneste 18 måneder, siger Strano. Det, de viser her, er i det væsentlige et monolag over enorme områder - meget større, end vi har set tidligere.
Rul og rulle: Et frisklavet ark grafen overføres til et polyesterark, når det passerer mellem varme valser.
Sidste år, Rodney Ruoff og hans team ved University of Texas i Austin viste, at grafen kunne dyrkes på kobberfolie. Kulstof fordampet ved 1.000 grader ville sætte sig atom-for-atom på folien, som var et par centimeter på tværs. Byung Hee Hong , en professor ved Sungkyunkwan University og tilsvarende forfatter på papiret, siger, at brugen af en fleksibel base præsenterede en løsning på grafenmasseproduktionsdilemmaet.
[Dette] åbnede en ny vej til storstilet produktion af højkvalitets grafenfilm til praktiske anvendelser, siger Hong. [Vores] dramatiske opskalering blev muliggjort ved brug af store, fleksible kobberfolier, der passede til ovnens rørform. Og grafenpladerne kunne blive endnu større. En rulle-til-rulle-proces tillader normalt produktion af kontinuerlige film, siger Hong.
I Hongs metode vikles et ark kobberfolie rundt om en cylinder og placeres i en specialdesignet ovn. Kulstofatomer båret på en opvarmet strøm af brint og metan møder kobberpladen og sætter sig på den i et enkelt ensartet lag. Kobberfolien kommer ud af ovnen presset mellem varme valser, og grafenen overføres til en polyesterbase. Sølvelektroder printes derefter på arket.
Teknikken viser et vist potentiale til at blive skaleret op til masseproduktion. De viser især, at de er i stand til at dyrke grafen [på en måde], der er kompatibel med fremstilling, siger Strano. Det er en meget økonomisk måde at fremstille materialer på.
Hong ser anvendelse til metoden i produktionen af grafenbaserede solceller, berøringssensorer og fladskærme. Men han siger, at produkter vil være et stykke tid på vej. Det er for tidligt at sige noget om masseproduktion og kommercialisering, siger han. Nuværende fremstillingsprocesser for indiumtinoxid anvender en spredeteknologi, der er forskellig fra rulle-til-rulle-udskrivning. Situationen vil dog blive ændret, når der i den nærmeste fremtid dannes større markeder for fleksibel elektronik, siger Hong.