Forskare från University of Illinois i Urbana-Champaign har utvecklat ett steg, enkel metod för att mönstra grafen med hjälp av stencilmask och syreplasma-reaktiv-jonetsning, och efterföljande polymerfri direkt överföring till flexibla substrat.

Grafen, en tvådimensionell kolallotrop, har fått ett enormt vetenskapligt och tekniskt intresse. Genom att kombinera exceptionella mekaniska egenskaper, överlägsen transportörrörlighet, hög värmeledningsförmåga, hydrofobicitet, och potentiellt låg tillverkningskostnad, grafen ger ett överlägset basmaterial för nästa generations bioelektriska, elektromekanisk, optoelektronisk, och applikationer för termisk hantering.

"Betydande framsteg har gjorts i den direkta syntesen av stora områden, enhetlig, grafenfilmer av hög kvalitet med kemisk ångavsättning (CVD) med olika prekursorer och katalysatorsubstrat, "förklarade SungWoo Nam, en biträdande professor i mekanisk vetenskap och teknik vid Illinois. "Dock, hittills, infrastrukturkraven för eftersyntesbehandling-mönster och överföring-för att skapa sammankopplingar, transistorkanaler, eller enhetsterminaler har bromsat implementeringen av grafen i ett större antal applikationer. "

"I samband med den senaste utvecklingen av additiva och subtraktiva tillverkningstekniker som 3D -utskrift och dator numerisk kontrollfräsning, vi utvecklade en enkel och skalbar grafenmönsterteknik med hjälp av en schablonmask tillverkad via en laserskärare, "sade Keong Yong, en doktorand och första författare till tidningen, "Tillverkning av snabb stencilmask möjliggör ett-stegs polymerfritt grafenmönster och direktöverföring för flexibla grafenenheter som visas i Vetenskapliga rapporter .

"Vår strategi för mönstrande av grafen är baserad på en skuggmasksteknik som har använts för kontaktmetallavsättning, "Yong tillagd." Dessa stencilmasker tillverkas inte bara enkelt och snabbt för iterativa snabba prototyper, de är också återanvändbara, möjliggör kostnadseffektiv mönsterreplikation. Och eftersom vårt tillvägagångssätt varken innefattar ett polymeriskt överföringsskikt eller organiska lösningsmedel, vi kan få kontamineringsfria grafenmönster direkt på olika flexibla substrat. "

Nam uppgav att detta tillvägagångssätt visar en ny möjlighet att övervinna begränsningar som existerar efter befintliga postsyntesprocesser för att uppnå grafenmikromönster. Yong föreställer sig att detta enkla tillvägagångssätt för grafemönster ger transformativa förändringar i "gör det själv" (DIY) grafenbaserad enhetsutveckling för breda applikationer, inklusive flexibla kretsar/enheter och bärbar elektronik.

"Den här metoden möjliggör snabba iterationer och mönsterreplikationer, och den polymerfria mönstringstekniken främjar grafen av renare kvalitet än andra tillverkningstekniker, "Nam sa." Vi har visat att grafen kan mönstras i olika geometriska former och storlekar, och vi har undersökt olika substrat för direkt överföring av den mönstrade grafen. "