• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Tillverkning av grafen för flexibel och tryckbar elektronik

    Kredit:CC0 Public Domain

    Forskning ledd av Kansas State Universitys Suprem Das, biträdande professor i industri- och tillverkningssystemteknik, i samarbete med Christopher Sorensen, universitetets framstående professor i fysik, visar potentiella sätt att tillverka grafenbaserade nano-bläck för additiv tillverkning av superkondensatorer i form av flexibel och utskrivbar elektronik.

    När forskare runt om i världen studerar den potentiella ersättningen av batterier med superkondensatorer, en energienhet som kan laddas och laddas ur mycket snabbt – inom några tiotals sekunder – teamet som leds av Das har en alternativ förutsägelse. Teamets arbete skulle kunna anpassas för att integrera dem för att övervinna batteriernas långsamma laddningsprocesser. Vidare, Das har utvecklat additiv tillverkning av små superkondensatorer – så kallade mikrosuperkondensatorer – så att de en dag skulle kunna användas för integration i wafer-skala i kiselbearbetning.

    "Additiv tillverkning är fascinerande, kostnadseffektiv och har mångsidiga designöverväganden, " sa Das.

    Teamet har utvecklat superkondensatorer som har testats i 10, 000 cykler av laddnings- och urladdningscykler, ett nummer som lovar att utvärdera tillförlitligheten hos dessa enheter, Das sa Teamet studerar också mångsidigheten hos dessa mikrosuperkondensatorer genom att skriva ut på mekaniskt flexibla ytor. För detta, de använde 20 mikrometer-hin polyimid-plast-substrat med hög tillförlitlighet. Das är mycket intresserad av att översätta nya material till enheter.

    "När du tänker på de bästa materialen och vill göra de bästa enheterna, det är inte enkelt och okomplicerat, "Sade Das. "Man måste sedan förstå den bakomliggande fysiken och kemin som är involverad i enheter."

    En annan fördel med Das uppfinning är de gröna aspekterna av forskningen som han visualiserade genom konstruktiva diskussioner med Sorensen. När Das träffade Sorensen, han insåg att han kunde använda sin expertis inom additiv tillverkning för att omvandla dessa material till användbara saker; I detta fall, gör små energilagringsenheter.

    Några månader senare, Das ansökte om ett amerikanskt patent efter att ha utvecklat en nano-bläckteknologi och använde den för att demonstrera tryckta mikrosuperkondensatorer.

    Das är särskilt intresserad av att bilda detta synergistiska samarbete med Sorensen på grund av den energieffektiva, mycket skalbar och kemikaliefri karaktär av grafenproduktionsprocessen och hans egen grupps grafenbläcktillverkningsprocess. Båda dessa processer är patenterade/patentsökta teknologier och är industriellt relevanta, sa Das.

    "Vi gör hög kvalitet, flerskiktsgrafen genom att detonera bränslerika blandningar av omättade kolväten som acetylen med syre i en flerliterskammare, ", sa Sorensen. "Vår patenterade metod är enkel kräver väldigt lite energi, är därför ekologiskt godartad; kräver inga giftiga kemikalier; och har skalats upp för att ge hög kvalitet, billig grafen."

    Grafen har erkänts som ett undermaterial med stor potential på grund av dess många superlativa fysikaliska egenskaper. Många grafentillverkningsmetoder har utvecklats över hela världen och grafen har producerats i ton kvantiteter. Teknologer, dock, är väl medvetna om att grafen ännu inte finns på marknaden eftersom ingen av dessa metoder har haft rätt kombination av ekonomi, ekologi och produktkvalitet för att grafen ska kunna uppfylla sin potential. Men både metoderna för att producera grafen och nano-bläck som eftersträvas vid Kansas State University är på mål för att möta alla dessa krav, enligt Sorensen och Das.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com