Токопроводящие чернила полезны для целого ряда приложений, включая печатную и гибкую электронику, такую как антенны радиочастотной идентификации (RFID), транзисторы или фотогальванические элементы. По прогнозам, появление Интернета вещей приведет к новым связям в повседневных предметах, в том числе в пищевой упаковке. Существует явная потребность в дешевом и эффективном производстве электронных устройств с использованием стабильных, проводящих и нетоксичных компонентов.
Новый метод производства высококачественных проводящих графеновых чернил на водной основе с высокой концентрацией был разработан исследователями из Graphene Flagship, работающими в Кембриджском графеновом центре Кембриджского университета, Великобритания. Новый метод использует сверхвысокие силы сдвига в процессе микрофлюидизации для отслаивания чешуек графена от графита. Этот процесс превращает 100% исходного графитового материала в пригодные для использования чешуйки для проводящих чернил, что позволяет избежать необходимости центрифугирования и сократить время, необходимое для производства пригодных для использования чернил. Исследование опубликовано в ACS Nano.
Чернила, полученные в процессе микрофлюидизации, имеют высокую концентрацию до 100 г графеновых хлопьев на литр и могут быть оптимизированы для трафаретной печати. Эти чернила также можно использовать для создания новых композитов, покрытий и устройств накопления энергии. Этот метод можно легко применить к другим слоистым материалам, таким как гексагональный нитрид бора или дихалькогениды переходных металлов, чтобы получить семейство компонентов печатных схем - проводников, изоляторов и полупроводников - для создания печатной электроники с различными функциями. Эти чернила идеально подходят для приложений, где важна низкая стоимость.
Благодаря 100-процентному выходу метода микрофлюидизации теперь можно производить высококачественные графеновые чернила в количествах, достаточных для коммерческих продуктов. Чернила, произведенные с использованием этого метода, уже были коммерциализированы через дочернюю компанию Кембриджского университета Cambridge Graphene, которая недавно была приобретена компанией Versarien, занимающейся инженерными решениями. Чернила также поставляются Novalia, инновационной печатной компании, базирующейся в Кембридже, для использования в их интерактивных печатных электронных демонстрациях с сенсорным экраном.
Доктор. Панайотис Карагианнидис, исследователь Кембриджского центра графена, является ведущим автором работы. «Мотивация заключалась в необходимости создания слоев с низким сопротивлением поверхности методом трафаретной печати с использованием красок высокой концентрации. В процессе микрофлюидизации вся исходная смесь подвергается одинаковому интенсивному сдвигу, превращая ее в пригодные для использования чернила с высокой концентрацией. Концентрация. Нет потери материала или трудоемкой постобработки."
проф. Андреа Феррари - директор Кембриджского центра графена, сотрудник по науке и технологиям компании Graphene Flagship и председатель группы управления флагмана. Он заявил: «Это важное концептуальное достижение, которое значительно поможет инновациям и целям индустриализации графенового флагмана. Тот факт, что процесс уже лицензирован и коммерциализирован, указывает на то, как можно сократить время от лаборатории до рынка даже во время производства. срок службы Флагмана."
Крис Джонс из Novalia сказал: «Для жизнеспособного рыночного применения материалы должны быть экономичными, простыми в обращении и демонстрировать стабильные характеристики. сотни интерактивных демонстраторов для Mobile World Congress. Это очень захватывающий момент - критический момент между лабораторией и публикой."
Мар Гарсиа-Эрнандес из Испанского национального исследовательского совета (CSIC) является руководителем флагманского рабочего пакета Graphene, позволяющего использовать материалы, который сосредоточен на разработке масштабируемых методов синтеза графена и других слоистых материалов.«Микрофлюидизация - это огромный шаг вперед к применению доступных и экологически чистых графеновых чернил в органических фотоэлектрических элементах, RFID-антеннах, электропроводящих покрытиях или нанокомпозитах. Этот метод, безусловно, хорошо подходит для синтеза множества других чернил из слоистых материалов, которые сфера применения слоистых материалов в реальных устройствах."