Graphene Circuits, созданный для моющейся электроники

Новая технология печати графена может создавать электронные схемы, которые являются экономичными, высокопроводящими, гибкими и водоотталкивающими.

Джонатан Клауссен и его исследовательская группа – это печать и обработка графеновых чернил для изготовления функциональных материалов. (Image credit: Christopher Gannon)

Согласно недавней статье, иллюстрирующей открытие, нанотехнология «придаст огромное значение самоочищающейся износостойкой / моющейся электронике, устойчивой к пятнам, образованию льда и биопленки».

«Мы берем недорогой печатный графен и печатаем его с помощью лазера для создания функциональных материалов», – сказал Джонатан Клауссен, помощник профессора машиностроения штата Айова, сотрудник Лаборатории Эймса Министерства энергетики США и соответствующего автора статьи, недавно включенной в обложку журнала Nanoscale.

В статье описывается, как Клауссен вместе с некоторыми наноинженерами в своей исследовательской группе использовал технологию струйной печати для разработки электрических цепей на гибких материалах. Здесь чернила – это хлопья графена – удивительный материал, который является превосходным проводником тепла и электричества, а также устойчивым, сильным и биосовместимым.

Отпечатанные чешуйки, однако, не являются чрезвычайно проводящими и должны быть обработаны для устранения непроводящих связующих веществ и сваривания хлопьев вместе, повышения проводимости и обеспечения их полезности для датчиков или электроники.

Этот процесс после печати обычно включает химикаты или тепло. Но Клауссен и его команда сформировали быстрый импульсный лазерный процесс, который обрабатывает графен, не деформируя печатную поверхность – даже если это бумага.

Теперь они нашли еще одно применение своей технологии лазерной обработки: взятие графеновых схем, которые могут содержать капли воды (гидрофильные) и превращать их в цепи, которые отталкивают воду (супергидрофобный).

Мы создаем микрогравитацию поверхности печатного графена. Лазер выравнивает графеновые чешуйки вертикально – как маленькие пирамиды, складывающиеся вверх. И именно это вызывает гидрофобность.

Джонатан Клауссен, автор

Клауссен сказал, что плотность энергии лазерной обработки может быть изменена для настройки степени проводимости и гидрофобности печатных графеновых цепей.

Это еще раз прокладывает путь для всех видов возможностей для новой электроники и датчиков, согласно статье

«Одна из вещей, которые нам были бы интересны в разработке, – материалы для борьбы с биологическим обрастанием», сказал Лорин Стромберг, соавтор статьи и государственный научный сотрудник штата Айова по машиностроению и Центр приложений виртуальной реальности. «Это может устранить накопление биологических материалов на поверхности, которые будут препятствовать оптимальной работе таких устройств, как химические или биологические датчики».

Технология может также использоваться в гибкой электронике, электрохимических датчиках, микрожидкостных технологиях, уменьшении сопротивления, обледенении, моющихся датчиках в текстильных изделиях и технологии, которая использует графеновые структуры и электрическое моделирование для создания стволовых клеток для регенерации нервов.

Исследователи писали, что необходимо провести дополнительные исследования, чтобы лучше понять, как нано- и микроповерхности печатного графена развивают водоотталкивающие способности.

Последние исследования были поддержаны грантами Национального научного фонда, Национального института продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США, Благотворительного фонда Роя Дж. Карвера и Колледжа инженеров штата Айова и отдела машиностроения.

]

Исследовательский фонд Университета штата Айова стремится запатентовать технологию и применил ее к запуску на базе Ames NanoSpy Inc. для возможной коммерциализации. NanoSpy, расположенный в Исследовательском парке штата Айова, создает датчики для обнаружения сальмонелл и других патогенов в устройствах пищевой промышленности. Стромберг и Клауссен являются частью компании.

Технология печати, обработки и настройки графена оказывается очень полезной, сказал Стромберг. В конце концов, « электроника включена во все ».

Source link