211service.com
Grafeen op de markt brengen
Een startend bedrijf in Jessup, MD, hoopt later dit jaar een van de eerste producten op de markt te brengen op basis van het nanomateriaal grafeen. Vorbeck-materialen maakt geleidende inkten op basis van grafeen die kunnen worden gebruikt om RFID-antennes en elektrische contacten te printen voor flexibele displays. Het bedrijf, dat rekent op de lage kosten van de grafeeninkten, heeft een overeenkomst met de Duitse chemiereus BASF en ontving vorige maand $ 5,1 miljoen aan financiering van het particuliere investeringsbedrijf Stoneham Partners.
Verfrommeld grafeen: Geleidende inkten van het startup-bedrijf Vorbeck Materials bevatten verfrommeld grafeen. Dit atoomkrachtmicroscoopbeeld is gekleurd om de topografie te tonen van een stuk grafeen van het type dat in de inkten wordt gebruikt; rode gebieden zijn hoger en blauwe zijn lager.
Sinds het voor het eerst werd gemaakt in het laboratorium in 2004, wordt grafeen geprezen als een wondermateriaal: de tweedimensionale platen van koolstofatomen zijn het sterkste materiaal dat ooit is getest, en de elektrische eigenschappen van grafeen maken het een potentiële vervanging voor silicium in snellere computerchips . Het synthetiseren van ongerept grafeen van de kwaliteit die nodig is om transistors te maken, blijft echter een moeizaam proces dat tot nu toe niet op industriële schaal kan worden gedaan, hoewel onderzoekers aan dit probleem werken.
Vorbeck Materials maakt wat wetenschappelijk adviseur van het bedrijf Ilhan Aksay noemt defecte grafeen in grote hoeveelheden. Hoewel de elektrische eigenschappen van het grafeen niet goed genoeg zijn om transistors te ondersteunen, is het nog steeds sterk en geleidend.
Vorbeck Materials heeft hun methode voor het maken van verfrommeld grafeen in licentie gegeven van Aksay, een professor in chemische technologie aan de Princeton University. Vorbeck Materials zegt dat de inkten die met dit verfrommelde grafeen zijn gemaakt, geleidend en goedkoop genoeg zijn om te concurreren met zilver- en koolstofinkten die momenteel worden gebruikt in displays en RFID-tagantennes. (Nog een startup die werkt aan defect grafeen, Grafeen Energie uit Austin, TX, gebruikt een vergelijkbare vorm van het materiaal om elektroden voor ultracondensatoren te maken.)
De methode van Aksay begint met het oxideren van het grafiet met zuren en het vervolgens te scheiden in atoomdunne vellen. Het geëxpandeerde grafiet wordt vervolgens snel verwarmd, waardoor kooldioxidegas ontstaat dat druk opbouwt, waardoor de grafeenplaten uit elkaar worden gedrukt. Dit proces is gebruikelijk, zegt Aksay, maar zijn onderzoeksgroep ontwikkelde monitoringmethoden om de opbrengst te verbeteren en ervoor te zorgen dat de grafeenplaten volledig van elkaar scheiden. De vellen worden vervolgens verwarmd om de zuurstofgroepen te verwijderen. De geleidbaarheid benadert die van ongerept grafeen, maar de vellen zijn verfrommeld zodat ze niet weer op elkaar stapelen, zegt Aksay. Het resulterende poeder kan worden toegevoegd aan een oplosmiddel om inkten te maken of aan polymeren om composieten te maken, zoals taai bandenrubber.
De meeste geleidende inkten op de markt zijn gemaakt van zilverdeeltjes. Deze inkten kunnen met goedkope technieken worden bedrukt, maar de inkten zelf zijn duur. Zilver wordt gebruikt in plaats van goedkopere metalen omdat het minder gevoelig is voor oxidatie. Zilverinkten geleiden beter dan de grafeeninkt van Vorbeck, zegt de directeur van het bedrijf John Lettow , maar ook veel duurder. Ze moeten ook een warmtebehandeling ondergaan nadat ze zijn aangebracht, wat betekent dat ze niet kunnen worden geprint op polymeren en andere warmtegevoelige materialen. Grafeeninkt vereist geen warmtebehandeling en is beter geleidend dan andere op koolstof gebaseerde alternatieven voor zilverinkten.
Mogelijke toepassingen voor de inkten, zegt Lettow, zijn onder meer antennes voor goedkope RFID-tags die op papier worden gedrukt en elektrische contacten voor displays. Nick Colaneri, directeur van de Flexibel weergavecentrum aan de Arizona State University, zegt dat de geleidbaarheid van de inkten hun toepassing in beeldschermen kan beperken tot apparaten met een lage resolutie.
Vorbeck Materials is in gesprek met elektronicafabrikanten om inkten volgens hun specificaties te ontwikkelen. Lettow zegt dat het bedrijf tegen het einde van het jaar grafeeninkt zal gaan verkopen.