211service.com
Flexibel touchscreen gemaakt met bedrukt grafeen
Grafeen, een koolstoflaag van slechts één atoom dik, heeft een spectaculaire sterkte, flexibiliteit, transparantie en elektrische geleidbaarheid. Aangespoord door het potentieel voor toepassing in nieuwe apparaten zoals aanraakschermen en zonnecellen, hebben onderzoekers gespeeld met manieren om grote platen puur grafeen te maken, bijvoorbeeld door atoomdunne vlokken af te scheren en brokken grafietoxide chemisch op te lossen. Maar in de dertig jaar sinds de ontdekking van grafeen hebben laboratoriumexperimenten voornamelijk slechts vlekjes van het spul opgeleverd, en massaproductie leek nog ver weg.
Doorzichtig: Onderzoekers hebben een flexibel grafeenvel gemaakt met daarop gedrukte zilveren elektroden (onder) die kan worden gebruikt als een aanraakscherm wanneer deze is aangesloten op besturingssoftware op een computer (boven).
De toekomst van het veld schilfert zeker niet af van potloodkrullen, zegt Michael Strange , een professor in chemische technologie aan het MIT. De grootschalige productie van monolaag grafeen was een serieuze technologische hindernis voor de vooruitgang van de grafeentechnologie.
Nu, het verslaan van alle eerdere records voor de synthese van grafeen in het laboratorium, onderzoekers van Samsung en Sungkyunkwan-universiteit , in Korea, hebben een continue laag puur grafeen geproduceerd ter grootte van een grote televisie, en deze door middel van rollen op een flexibel, doorzichtig, 63 centimeter breed polyestervel opgerold.
Het is techniek op zijn best, zegt James Tour , een professor in de chemie aan de Rice University die heeft gewerkt aan manieren om grafeen te maken door brokken grafiet op te lossen. [Mensen hebben het gemaakt] in een lab in kleine lakens, maar nooit op een machine als deze.
Het team heeft al een flexibel aanraakscherm gemaakt door het door polymeer ondersteunde grafeen te gebruiken om de transparante elektroden van het scherm te maken. Het materiaal dat momenteel wordt gebruikt om transparante elektronica te maken, indiumtinoxide, is duur en broos. Het produceren van grafeen op polyester platen die buigen is de eerste stap naar het maken van transparante elektronica die sterker, goedkoper en flexibeler is. In theorie zou je je iPhone kunnen oprollen en als een potlood achter je oor kunnen plakken, zegt Tour.
Het Koreaanse team bouwde de afgelopen maanden voort op snelle vorderingen. Het veld is de afgelopen 18 maanden echt vooruitgegaan, zegt Strano. Wat ze hier laten zien, is in wezen een monolaag over enorme gebieden - veel groter dan we in het verleden hebben gezien.
Rol en spoel: Een vers gemaakt vel grafeen wordt overgebracht op een polyester vel terwijl het tussen hete walsen passeert.
Afgelopen jaar, Rodney Ruoff en zijn team aan de Universiteit van Texas in Austin toonden aan dat grafeen op koperfolie kan worden gekweekt. Koolstof verdampt bij 1000 graden zou atoom voor atoom neerslaan op de folie, die enkele centimeters breed was. Byung Hee Hong , een professor aan de Sungkyunkwan University en corresponderende auteur van het artikel, zegt dat het gebruik van een flexibele basis een oplossing bood voor het dilemma van de massaproductie van grafeen.
[Dit] opende een nieuwe weg naar grootschalige productie van hoogwaardige grafeenfilms voor praktische toepassingen, zegt Hong. [Onze] dramatische schaalvergroting werd mogelijk gemaakt door het gebruik van grote, flexibele koperfolies die passen bij de buisvorm van de oven. En de grafeenplaten kunnen nog groter worden. Een roll-to-roll-proces maakt meestal de productie van continue films mogelijk, zegt Hong.
Bij Hong's methode wordt een vel koperfolie om een cilinder gewikkeld en in een speciaal ontworpen oven geplaatst. Koolstofatomen gedragen door een verwarmde stroom waterstof en methaan ontmoeten de koperen plaat en zetten zich daarop af in een enkele uniforme laag. De koperfolie verlaat de oven geperst tussen hete walsen en het grafeen wordt overgebracht op een polyester basis. Zilverelektroden worden vervolgens op het vel gedrukt.
De techniek vertoont enig potentieel om te worden opgeschaald voor massaproductie. Ze laten vooral zien dat ze het grafeen kunnen kweken [op een manier] die compatibel is met productie, zegt Strano. Het is een zeer economische manier om materialen te vervaardigen.
Hong ziet toepassing van de methode in de productie van op grafeen gebaseerde zonnecellen, aanraaksensoren en platte beeldschermen. Maar hij zegt dat de producten nog even op zich laten wachten. Het is te vroeg om iets te zeggen over massaproductie en commercialisering, zegt hij. De huidige productieprocessen voor indiumtinoxide gebruiken een verspreidingstechnologie die verschilt van rol-naar-rol printen. De situatie zal echter veranderen wanneer in de nabije toekomst grotere markten voor flexibele elektronica worden gevormd, zegt Hong.