Laser-traite graphene permet l'electronique a base de papier

Nanoengineers dans le laboratoire de Jonathan Claussen à l'Iowa State University (Ames, IA) trouvent des moyens d'utiliser le graphène et ses propriétés étonnantes dans leurs capteurs et autres technologies. Juste un atome d'épaisseur, le nid d'abeilles de carbone est grande à conduire l'électricité et de la chaleur et est à la fois solide et chimiquement stable. Mais les chercheurs ont du mal à aller au-delà des échantillons de laboratoire minuscules pour étudier ses propriétés des matériaux à de plus grandes pièces pour les applications du monde réel.

Jonathan Claussen est l'un des chercheurs qui utilisent des laser puissant pas cher pour traiter du papier pour faire de l'électronique de graphène imprimés. Le procédé améliore la conductivité et permet l'électronique flexible, portable, et à faible coût.

Les projets récents que utilisés imprimantes à jet d'encre pour imprimer multicouches circuits de graphène et les électrodes ont eu les ingénieurs songent à l'utiliser pour l'électronique flexible, portable et à faible coût. Mais il y a des problèmes avec la technologie existante. Une fois imprimé, le graphène doit être traité afin d'améliorer la conductivité électrique et la performance du dispositif, généralement avec des températures élevées ou à des produits chimiques qui dégradent les surfaces d'impression souples ou jetables tels que des films plastiques ou encore le papier.

Le graphène est un matériau étonnant: Le nid d'abeilles de carbone est juste un atome d'épaisseur. Il est grand à conduire l'électricité et de la chaleur; il est solide et stable. Mais les chercheurs ont du mal à aller au-delà des échantillons de laboratoire minuscules pour étudier ses propriétés des matériaux à de plus grandes pièces pour les applications du monde réel.

Les projets récents que utilisés imprimantes à jet d'encre pour imprimer des circuits de graphène multicouches et des électrodes ont eu les ingénieurs songent à l'utiliser pour l'électronique flexible, portable et à faible coût. Par exemple, «Peut-on faire le graphène à des échelles assez grandes pour les capteurs de glucose?» Demanda Suprem Das, un associé de recherche postdoctorale Iowa State en génie mécanique et un associé du Département de l'Énergie Ames Laboratory États-Unis.

Suprem Das, un associé de recherche postdoctorale Iowa State en génie mécanique et un associé du Département de l'Énergie Ames Laboratory États-Unis, et Claussen est venu avec l'idée d'utiliser des lasers pour traiter le graphène. Claussen, un assistant professeur Iowa State de génie mécanique et un associé Ames Laboratory, a travaillé avec Gary Cheng, professeur agrégé à l'École de génie industriel de l'Université de Purdue, de développer et de tester l'idée.

Ils ont trouvé le traitement de jet d'encre imprimés, circuits électriques graphène multicouches et des électrodes avec un procédé stylo laser vert 200mw pulsé améliore la conductivité électrique sans papier, des polymères ou d'autres matériaux sensibles endommager. Le travail est décrit dans la revue nanométrique; Claussen et Cheng sont les auteurs principaux et Das est premier auteur.

"La percée de ce projet est de transformer le graphène à jet d'encre imprimé en un matériau conducteur susceptible d'être utilisé dans de nouvelles applications», a déclaré Claussen. Ces applications pourraient inclure des capteurs avec des applications biologiques, des systèmes de stockage d'énergie, les composants électriques conducteurs et de l'électronique, même sur papier.

Pour faire tout ce qui est possible, les ingénieurs ont développé la technologie laser contrôlé par ordinateur qui irradie sélectivement l'oxyde de graphène jet d'encre imprimée. Le traitement élimine les liants d'encre et réduit l'oxyde de graphène à graphène, couture physiquement ensemble des millions de minuscules flocons de graphène. Le procédé permet une conductivité électrique plus de mille fois mieux. "Le laser fonctionne avec une impulsion rapide de photons de haute énergie qui ne détruisent pas le graphène ou le substrat», a déclaré Das. "Ils chauffent localement. Ils bombardent localement. Ils traitent localement."

Ce localisée, traitement au pointeur laser led modifie également la forme et la structure du graphène imprimé à partir d'une surface plane à un avec relief, nanostructures 3D. Les ingénieurs disent que les structures 3D sont comme de minuscules pétales augmentation de la surface. La structure rugueuse et striée augmente la réactivité électrochimique du graphène, ce qui est utile pour les capteurs chimiques et biologiques.

«Ce travail ouvre la voie à l'électronique, non seulement sur papier avec des circuits de graphène», a écrit les chercheurs dans leur article, "il permet la création d'un faible coût et des électrodes électrochimiques jetables à base de graphène pour une multitude d'applications, y compris les capteurs, les biocapteurs, le carburant cellules et dispositifs (médicaux) ".

Mais il y avait des problèmes avec la technologie existante. Une fois imprimé, le graphène a dû être traitée pour améliorer la conductivité électrique et la performance du dispositif. Cela signifiait généralement des températures élevées ou des produits chimiques - les deux pourraient dégrader les surfaces d'impression flexibles ou jetables tels que des films plastiques ou même du papier.

Et cela a fonctionné: Ils ont trouvé le traitement de jet d'encre imprimé, multi-couche de graphène circuits et des électrodes électriques avec un procédé prix laser vert pro pulsé améliore la conductivité électrique sans papier, des polymères ou d'autres surfaces d'impression fragiles endommager.

"Cela crée une façon de commercialiser et intensifier la fabrication du graphène», a déclaré Claussen.

Les résultats sont présentés sur la page couverture de la revue question 35. Claussen et Cheng nanométrique sont les auteurs principaux et Das est premier auteur. co-auteurs de l'Iowa State supplémentaires sont Allison Cargill, John Hondred et Shaowei Ding, les étudiants diplômés en génie mécanique. D'autres Purdue co-auteurs sont Qiong Nian et Mojib Saei, les étudiants diplômés en génie industriel.

«Ce travail ouvre la voie à l'électronique, non seulement sur papier avec des circuits de graphène», a écrit les chercheurs dans leur article, "il permet la création d'un faible coût et des électrodes électrochimiques jetables à base de graphène pour une multitude d'applications, y compris les capteurs, les biocapteurs, le carburant cellules et dispositifs (médicaux) ".

Référence à d'autres articles：https://www.tes.com/lessons/oQQ889V2hq1JuQ/pointeur-laser-puissant

http://www.globaldoctoroptions.com/story/jackxun/laser-reference-de-pointeur