Forskare från Space and Naval Warfare Systems Center Pacific (SSC Pacific) utarbetade ett nytt sätt att elektriskt kontakta grafen med flytande metaller snarare än typiska stela elektroder som guld och silver. Med denna nya metod, teamet visade lågkontaktmotstånd med ett grafenmaterial som är jämförbart med de bästa exemplen publicerade i vetenskaplig litteratur, men med ytterligare fördelar som flexibilitet och låg kostnad.

Denna utveckling, tillsammans med banbrytande forskning om grafen och multispektral detektion, fick teamet på fem forskare 2016 Federal Laboratory Consortium (FLC) Far West Regional Award i kategorin enastående teknisk utveckling. SSC Pacific är det marina forsknings- och utvecklingslabbet som har till uppgift att säkerställa informationskrigföringsöverlägsenhet.

Sedan upptäckten 2004, grafen har betraktats som framtidens material på grund av dess unika och önskvärda egenskaper - lätt, flexibel, och en utmärkt ledare av elektricitet. Grafens enda lager av kolatomer är en miljon gånger tunnare än papper, och ändå det starkaste kända materialet för sin storlek.

Grafen produceras genom en process som kallas kemisk ångavsättning (CVD). Vanligtvis, grafen odlas på kopparmaterial under CVD -processen, och sedan överförs grafen-kopparprovet till ett önskat substrat där kopparn etsas bort. Denna etsning kräver starka kemikalier, och leder ofta till kontaminering av grafen, gör den oanvändbar. SSC Pacifics nya procedur använder en renare elektrolysöverföringsmetod som försiktigt separerar grafen från koppar genom elektriskt inducerade bubblor i ett vattenbad.

SSC Pacific-teammedlemmar, i samarbete med University of Hawaii's College of Engineering, ta denna orörda grafen och använd galinstan (en giftfri flytande metall) för att tillverka ren, pålitliga elektriska kontakter. På grund av flytande metalls förmåga att anpassa sig till ytor, den bildar bättre elektrisk kontakt med fasta material som endast leder till nominella grader av ytjämnhet. Användningen av flytande metall gör det möjligt för SSC Pacific-forskare att snabbt tillverka prototypenheter, vilket gör att de kan fokusera på de nya fenomenen.

Elektroder av flytande metall gör inte bara grafenbaserad sensorproduktion effektivare, elektrodernas flexibla egenskaper utökar också materialets potentiella tillämpningar avsevärt.

"Detta är speciellt eftersom det gör att vi kan utforska applikationer till flexibla enheter, "sade Richard Ordonez, en SSC Pacific-teammedlem. "För krigskämpen, det betyder en flexibel, transparent och optiskt material."

FLC-priset erkände också gruppens banbrytande forskning om grafen och multispektral detektion; forskarna har bevisat-för första gången-att grafen kan kombineras med integrerade kretsar för att detektera elektromagnetiska signaler, vilket innebär att det finns potential för grafenbaserade produkter som kan växla mellan synliga, infraröd, och radiofrekvenslägen.

Ta, till exempel, mörkerseendeglasögonen arbetar grafenteamet med att utveckla. Istället för den skrymmande versionen som finns idag, som har dålig perifer syn och begränsad infraröd kapacitet, framtidens glasögon skulle vara gjorda av grafen. De skulle vara lätta, anpassa sig efter användarens ansikte för ett komplett synfält, och vara inställbar att arbeta i en mängd olika spektrum.

Andra marina tillämpningar av tekniken kan inkludera nästa generations sensorer, omkonfigurerbara antenner, och lätta kläder och utrustning, inklusive kamouflagematerial för att aktivt avbryta inkommande signaler. Det finns också många möjligheter för kommersiell användning av materialet, särskilt på marknaden för wearables.

Teammedlemmar som hedras med utmärkelsen inkluderar Nick Kamin, Dr James Adleman, Cody Hayashi, Richard Ordonez, och Dr. Carlos Torres.

Mer detaljerade beskrivningar av de vetenskapliga framstegen bakom priset finns i en artikel publicerad i IEEE-transaktioner på elektronenheter .

Ytterligare SSC Pacific-grafenforskning om dual-mode-drift av 2D materialbaserade heta elektrontransistorer publicerades nyligen i Naturens vetenskapliga rapporter .