Hur man tillverkar genomskinligt och ledande kol-nanoskikt med hjälp av PIM-1-polymerlösning:(a) Quartsubstrat beläggs med PIM-1-polymerlösning med stege-struktur och utför uppvärmning vid hög temperatur för att tillverka kol-nanoskikt. Utan någon ytterligare process kan OSC (organisk solcell) göras direkt på plåten för att tillverka solceller. (b), (c), (d) visa tjocklek, ytresistivitet och transparens av kolnanoskiktet, i förhållande till koncentrationen av PIM-1. Också, den nya metoden kontrollerar enkelt de oönskade effekterna från de elektroniska och optiska egenskaperna hos kolnanoskivor, som framställs när polymerlösningen koncentreras. När den höga molekyllösningskoncentrationen blir högre som visas i (axel X, (b), (c)), ju tjockare den blir som visas i figur (b), men, det blir mindre motståndskraftigt som visas i figur (c), och strömflödet bättre. Kredit:KIST
Grafen får stor uppmärksamhet, kallat ett "undermaterial" med stor ledningsförmåga, flexibilitet och hållbarhet. Dock, grafen är svårt att få fram på grund av att tillverkningsprocessen är komplicerad och massproduktion inte möjlig. Nyligen, en inhemsk forskargrupp utvecklade ett kolmaterial utan konstgjorda defekter som vanligen återfinns under produktionsprocessen av grafen samtidigt som dess ursprungliga egenskaper bibehålls. Det nyutvecklade materialet kan användas som ersättning för grafen i solceller och halvledarchips. Ytterligare, den utvecklade processen är baserad på den kontinuerliga och massproducerade processen av kolfiber, vilket gör det mycket lättare för fullskalig kommersialisering. Som ett erkännande av det innovativa tillvägagångssättet, forskningen introducerades på omslaget till Nanoskala , en höginflytande peer-reviewed tidskrift inom området nanovetenskap.
Forskargruppen som leds av doktor Han-Ik Joh vid KIST tillsammans med Dr Seok-In Na vid Chonbuk National University och Dr Byoung Gak Kim vid KRICT syntetiserade kolnanorark liknande grafen med hjälp av polymer, och använde direkt de transparenta elektroderna för organiska solceller. Forskningsresultatet introducerades i Nanoskala , en tidskrift för Royal Society of Chemistry i Storbritannien under titeln "One-step Synthesis of Carbon Nanosheets Converted from a Polycylic Compound and Their Direct Use as Transparent Electrodes of ITO-free Organic Solar Cells" och valdes ut som omslagsberättelse i den 21:a januari som ett erkännande för dessa innovativa och fantastiska forskningsresultat.
För att tillverka högkvalitativt grafen i stor volym, CVD-metoden (chemical vapour deposition)* används i stor utsträckning. Dock, denna metod kräver intensiv efterbearbetning (överföringsprocess) eftersom den måste ta bort använd metall efter tillverkningsprocessen och flytta den tillverkade grafenen till en annan skiva, såsom ett solcellssubstrat. I denna process försämras kvaliteten snabbt eftersom det är benäget att få rynkor eller sprickor.
CVD (Chemical Vapor Deposition):Det är en metod för att tillverka grafen på brädet av metallfilm som fungerar som en katalysator. Den tillverkar materialet genom att blåsa ut gas som kallas källgasen på skivan. När det är gjort måste metallen tas bort och grafen måste transporteras till en annan bräda.
Forskargruppen utvecklade "kol nanosheet" i en tvåstegsprocess, som består av att belägga substratet med en plymerlösning och uppvärmning. Med tanke på att den befintliga processen består av 8 steg för att tillverka grafen, den nya metoden gör det mycket enklare. Dessutom, den nya metoden kan direkt användas som solcell utan ytterligare process.
Forskargruppen syntetiserade en polymer med en styv stege struktur, nämligen PIM-1 (Polymer of intrinsic microporosity-1) för att bilda 춘 genom simpolprocessen, som är spin-coated på quarts-substraten med PIM-1-lösning med ljusgrön färg och sedan värmebehandlas vid 1, 200 °C, leder till transparent och ledande CNS.
En bild av ett 15 mm genomskinligt nanoark i kol. Kredit:KIST
Kolnanoskiktet kan massproduceras i en enklare process samtidigt som den har hög kvalitet eftersom den nya processen kringgår stegen som är benägna att bilda defekter, såsom eliminering av metallsubstratet eller överföring av grafen till en annan skiva. Slutprodukten är lika effektiv som grafen.
Dr Han Ik Joh på KIST sa, "Det förväntas användas för kommersialisering av transparenta och ledande 2D-kolmaterial utan svårighet eftersom denna process är baserad på den kontinuerliga och massproducerade processen av kolfiber."
