Touch Screen flessibile realizzato con grafene stampato

Il grafene, un foglio di carbonio dello spessore di un solo atomo, ha una forza, flessibilità, trasparenza e conduttività elettrica spettacolari. Spinti dal suo potenziale per l'applicazione in nuovi dispositivi come schermi tattili e celle solari, i ricercatori hanno giocato a modi per creare grandi fogli di puro grafene, ad esempio radendo scaglie sottilissime e sciogliendo chimicamente pezzi di ossido di grafite. Tuttavia, nei trent'anni trascorsi dalla scoperta del grafene, gli esperimenti di laboratorio hanno prodotto principalmente semplici macchie di questa sostanza e la produzione di massa è sembrata molto lontana.

Guardare attraverso: I ricercatori hanno creato un foglio di grafene flessibile con elettrodi d'argento stampati su di esso (in basso) che può essere utilizzato come touch screen quando collegato al software di controllo su un computer (in alto).

Il futuro del settore non è certo sfaldarsi i trucioli di matita, dice Michael Strano , professore di ingegneria chimica al MIT. La produzione su vasta scala di grafene monostrato rappresentava un serio ostacolo tecnologico al progresso della tecnologia del grafene.

Ora, superando tutti i record precedenti per la sintesi del grafene in laboratorio, i ricercatori di Samsung e Università di Sungkyunkwan , in Corea, hanno prodotto uno strato continuo di grafene puro delle dimensioni di un grande televisore, avvolgendolo tramite rulli sopra un foglio di poliestere flessibile e trasparente largo 63 centimetri.

È ingegneria al suo meglio, dice James Tour , un professore di chimica alla Rice University che ha lavorato sui modi per produrre grafene dissolvendo pezzi di grafite. [Le persone l'hanno fatto] in un laboratorio in piccoli fogli minuscoli, ma mai su una macchina come questa.

Il team ha già creato un touch screen flessibile utilizzando il grafene supportato da polimeri per realizzare gli elettrodi trasparenti dello schermo. Il materiale attualmente utilizzato per realizzare l'elettronica trasparente, l'ossido di indio e stagno, è costoso e fragile. La produzione di grafene su fogli di poliestere che si piegano è il primo passo per rendere l'elettronica trasparente più forte, più economica e più flessibile. Potresti teoricamente arrotolare il tuo iPhone e attaccarlo dietro l'orecchio come una matita, dice Tour.

Il team coreano si è basato sui rapidi progressi degli ultimi mesi. Il campo è davvero avanzato negli ultimi 18 mesi, afferma Strano. Quello che mostrano qui è essenzialmente un monostrato su aree enormi, molto più grandi di quelle che abbiamo visto in passato.

Rotolo e bobina: Un foglio di grafene appena fatto viene trasferito su un foglio di poliestere mentre passa tra i rulli caldi.

L'anno scorso, Rodney Ruoff e il suo team presso l'Università del Texas ad Austin ha dimostrato che il grafene potrebbe essere coltivato su un foglio di rame. Il carbonio vaporizzato a 1.000 gradi si sarebbe depositato atomo per atomo sulla lamina, che era larga pochi centimetri. Byung Hee Hong , professore alla Sungkyunkwan University e autore corrispondente dell'articolo, afferma che l'uso di una base flessibile ha presentato una soluzione al dilemma della produzione di massa del grafene.

[Questo] ha aperto una nuova strada verso la produzione su larga scala di film di grafene di alta qualità per applicazioni pratiche, afferma Hong. Il [nostro] ridimensionamento drammatico è stato reso possibile dall'uso di grandi fogli di rame flessibili che si adattavano alla forma tubolare della fornace. E i fogli di grafene potrebbero diventare ancora più grandi. Un processo roll-to-roll di solito consente la produzione di film continui, afferma Hong.

Nel metodo di Hong, un foglio di lamina di rame viene avvolto attorno a un cilindro e posto in una fornace appositamente progettata. Gli atomi di carbonio trasportati da un flusso riscaldato di idrogeno e metano incontrano il foglio di rame e si depositano su di esso in un unico strato uniforme. La lamina di rame esce dal forno pressata tra rulli caldi e il grafene viene trasferito su una base di poliestere. Gli elettrodi d'argento vengono quindi stampati sul foglio.

La tecnica mostra un certo potenziale per essere ampliata per la produzione di massa. In particolare, dimostrano di essere in grado di coltivare il grafene [in un modo] compatibile con la produzione, afferma Strano. È un modo molto economico per produrre materiali.

Hong vede un'applicazione per il metodo nella produzione di celle solari a base di grafene, sensori tattili e display a schermo piatto. Ma dice che i prodotti tarderanno ad arrivare. È troppo presto per dire qualcosa sulla produzione di massa e la commercializzazione, dice. Gli attuali processi di produzione dell'ossido di indio e stagno utilizzano una tecnologia di diffusione diversa dalla stampa roll-to-roll. Tuttavia, la situazione cambierà quando si formeranno mercati dell'elettronica flessibile più grandi nel prossimo futuro, afferma Hong.

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