Forskere skaber et-trins grafenmønstermetode

Forskere fra University of Illinois i Urbana-Champaign har udviklet et et-trins, let metode til at mønstre grafen ved at bruge stencilmaske og oxygen plasma reaktiv ion ætsning, og efterfølgende polymerfri direkte overførsel til fleksible underlag.

grafen, en todimensionel carbonallotrop, har fået enorm videnskabelig og teknologisk interesse. Kombinerer exceptionelle mekaniske egenskaber, overlegen transportørmobilitet, høj varmeledningsevne, hydrofobicitet, og potentielt lave produktionsomkostninger, grafen giver et overlegent basismateriale til næste generation af bioelektriske, elektromekaniske, optoelektronisk, og termiske styringsapplikationer.

"Der er gjort betydelige fremskridt i den direkte syntese af store områder, uniform, højkvalitets grafenfilm ved hjælp af kemisk dampaflejring (CVD) med forskellige forstadier og katalysatorsubstrater, " forklarede SungWoo Nam, en assisterende professor i mekanisk videnskab og teknik ved Illinois. "Imidlertid, til dato, infrastrukturkravene til post-syntesebehandling - mønster og overførsel - for at skabe sammenkoblinger, transistor kanaler, eller enhedsterminaler har bremset implementeringen af ​​grafen i en bredere vifte af applikationer."

"I forbindelse med den seneste udvikling af additive og subtraktive fremstillingsteknikker såsom 3D-print og computernumerisk kontrolfræsning, vi udviklede en enkel og skalerbar grafenmønsterteknik ved hjælp af en stencilmaske fremstillet via en laserskærer, " sagde Keong Yong, en kandidatstuderende og første forfatter af papiret, "Hurtig stencilmaskefremstilling aktiveret et-trins polymerfri grafenmønster og direkte overførsel til fleksible grafenenheder, der vises i Videnskabelige rapporter .

"Vores tilgang til mønstre af grafen er baseret på en skyggemasketeknik, der er blevet brugt til kontaktmetalaflejring, " Yong tilføjede. "Ikke kun er disse stencilmasker let og hurtigt fremstillet til iterativ hurtig prototyping, de kan også genbruges, muliggør omkostningseffektiv mønsterreplikering. Og da vores tilgang hverken involverer et polymert overføringslag eller organiske opløsningsmidler, vi er i stand til at opnå forureningsfrie grafenmønstre direkte på forskellige fleksible substrater."

Nam udtalte, at denne tilgang demonstrerer en ny mulighed for at overvinde begrænsninger pålagt af eksisterende post-synteseprocesser for at opnå grafenmikromønster. Yong forestiller sig, at denne lette tilgang til grafenmønstre fremsætter transformative ændringer i "gør det selv" (DIY) grafenbaseret enhedsudvikling til brede applikationer, herunder fleksible kredsløb/enheder og bærbar elektronik.

"Denne metode tillader hurtige designgentagelser og mønsterreplikationer, og den polymerfrie mønsterteknik fremmer grafen af ​​renere kvalitet end andre fremstillingsteknikker, " sagde Nam. "Vi har vist, at grafen kan mønstres i forskellige geometriske former og størrelser, og vi har udforsket forskellige substrater til direkte overførsel af mønstret grafen."