Banebrydende grafenproduktion kan udløse revolution inden for udvikling af kunstig hud

En banebrydende ny teknik til at producere høj kvalitet, lavpris grafen kunne bane vejen for udviklingen af ​​den første virkelig fleksible 'elektroniske hud', som kunne bruges i robotter.

Forskere fra University of Exeter har opdaget en innovativ ny metode til at fremstille vidundermaterialet grafen væsentligt billigere, og lettere, end tidligere muligt.

Forskerholdet, ledet af professor Monica Craciun, har brugt denne nye teknik til at skabe den første gennemsigtige og fleksible berøringssensor, der kunne muliggøre udviklingen af ​​kunstig hud til brug i robotfremstilling. Professor Craciun, fra Exeters ingeniørafdeling, mener, at den nye opdagelse kan bane vejen for, at "en grafen-drevet industriel revolution" kan finde sted.

Hun sagde:"Visionen for en 'grafen-drevet industriel revolution' motiverer intensiv forskning i syntesen af ​​høj kvalitet og billig grafen. I øjeblikket, industriel grafen fremstilles ved hjælp af en teknik kaldet Chemical Vapor Deposition (CVD). Selvom der er sket betydelige fremskridt i de senere år inden for denne teknik, det er stadig en dyr og tidskrævende proces."

Exeter-forskerne har nu opdaget en ny teknik, som dyrker grafen i et industrielt koldvægs CVD-system, et state-of-the-art udstyr for nylig udviklet af det britiske grafenfirma Moorfield.

Dette såkaldte nanoCVD-system er baseret på et koncept, der allerede bruges til andre fremstillingsformål i halvlederindustrien. Dette viser halvlederindustrien for allerførste gang en måde at potentielt masseproducere grafen med nuværende faciliteter i stedet for at kræve, at de skal bygge nye produktionsanlæg. Denne nye teknik dyrker grafen 100 gange hurtigere end konventionelle metoder, reducerer omkostningerne med 99 % og har forbedret elektronisk kvalitet.

Disse forskningsresultater er publiceret i det førende videnskabelige tidsskrift, Avancerede materialer .

Dr Jon Edgeworth, Teknisk direktør hos Moorfield sagde:"Vi er meget begejstrede for potentialet i dette gennembrud ved at bruge Moorfields teknologi og ser frem til at se, hvor det kan bringe grafenindustrien hen i fremtiden."

Professor Seigo Tarucha fra University of Tokyo, koordinator for Global Center of Excellence for Physics ved Tokyos universitet og direktør for Quantum Functional System Research Group ved Riken Center for Emergent Matter Science sagde:"Evnen til at fremstille høj kvalitet, grafen med stort areal (til en lav pris) er afgørende for at fremme dette spændende materiale fra ren videnskab og proof-of-concept til området for konventionelle og kvanteelektroniske applikationer. Efter at have startet samarbejdet med professor Craciuns gruppe, vi bruger Exeter CVD dyrket grafen i stedet for det eksfolierede materiale i vores grafen-baserede enheder, når det er muligt."

Forskerholdet brugte denne nye teknik til at skabe den første grafenbaserede gennemsigtige og fleksible berøringssensor. Holdet mener, at sensorerne ikke kun kan bruges til at skabe mere fleksibel elektronik, men også et virkelig fleksibelt elektronisk skin, der kunne bruges til at revolutionere fremtidens robotter.

Dr Thomas Bointon, fra Moorfield Nanotechnology og tidligere ph.d.-studerende i Professor Craciuns team i Exeter tilføjede:"Nydende fleksible og bærbare teknologier såsom sundhedselektronik og energihøstende anordninger kan transformeres af grafens unikke egenskaber. Den ekstremt omkostningseffektive procedure, som vi har udviklet til forberedelse af grafen er af vital betydning for hurtig industriel udnyttelse af grafen."

På kun et atom tykt, grafen er det tyndeste stof, der er i stand til at lede elektricitet. Det er meget fleksibelt og er et af de stærkeste kendte materialer. Kapløbet har været i gang for forskere og ingeniører om at tilpasse grafen til fleksibel elektronik.

Professor Saverio Russo, medforfatter og også fra University of Exeter, tilføjet:"Dette gennembrud vil nære fødslen af ​​nye generationer af fleksibel elektronik og tilbyder spændende nye muligheder for realisering af grafen-baserede forstyrrende teknologier."

I 2012 var teamene af Prof Craciun og Professor Russo, fra University of Exeter's Center for Graphene Science, opdaget, at indlejrede molekyler af ferrichlorid mellem to grafenlag laver et helt nyt system, der er det bedst kendte gennemsigtige materiale, der er i stand til at lede elektricitet. Det samme team har for nylig opdaget, at GraphExeter også er mere stabil end mange transparente ledere, der almindeligvis bruges af, for eksempel, displayindustrien.