Flexibilní elektronické obvody nyní už i z grafenu
19.5.2016, Jan Vítek, aktualita
V poslední době se velice často objevují nové způsoby využití grafenu, který má velice zajímavé vlastnosti. Nyní jde o elektronické obvody na ohebných materiálech, pro než je grafen ideálním vodivým materiálem. Problém byla jeho aplikace.
Budeme tak mluvit o tzv. ohebné elektronice, čili elektronických obvodech i prostých plošných spojích, což je horké téma s širokými možnostmi využití v nositelné elektronice, ale třeba také v medicíně. Na druhou stranu je právě grafen ještě nedostatečně prozkoumaný materiál s ohledem na dopady na životní prostředí a také na toxicitu vůči lidskému organismu. My se ale budeme zabývat spíše technickými záležitostmi.
a/ b/ grafenové vločky na slídovém a křemenném substrátu
c/ d/ ilustrace a fotografiee ohnuté jehly pro srovnání orientace grafenových vloček
e/ f/ výsledky z měření mechanického namáhání naneseného grafenu
Při porovnání s kovem, který je možné tavit nebo leptat, je grafen složité nanášet ve vodivých cestičkách či celých strukturách. Stejně tak nelze využít malé části grafenu v barvě, jako se využívá kovový prášek, který po vyschnutí vytvoří vodivý materiál. Grafenové vločky se totiž nedokáží v takovém případě správně usadit, aby byl vytvořen vodivý povrch a když se využijí větší vločky, u nichž by to šlo, ty zase zanášejí nástroje určené k jejich aplikaci. Navíc ani pak nevytvoří ideální výsledek, neboť se často objeví přechody s vysokým odporem.
Právě na problematiku nanášení grafenových vloček se zaměřili čínští výzkumníci, kteří navrhli řešení, jak takové vločky donutit, aby byly při aplikaci orientovány stejně. Mohou se tedy překrývat, ale ve výsledku vytvoří dobře vodivý povrch s velice nízkým odporem, který umožní vytvořit obvody schopné pracovat s nízkým napětím. A jak je vidět z obrázku, řešení je pozoruhodně jednoduché. Prostě byla použita ohnutá dutá jehla, která vypadá jako běžná zdravotnická injekční. Právě díky ohnutí o 90 stupňů se grafenové vločky nanáší ne svisle, ale ve stejné rovině s podkladovým materiálem, kterým je zatím slídový nebo křemenný substrát. Výsledkem je okruh s velice vysokou elektrickou vodivostí, který navíc dobře odolává mechanickému namáhání.
Jako obvykle tu ale musí být i nějaké problémy a otázky. Elektrická vodivost zde značně závisí na velikosti grafenových vloček, neboť vzniká nebezpečí turbulentního proudění u okrajů, které je sice pro jiné vědce velice zajímavé, ale v tomto případě je nežádoucí. Je tak třeba tvořit spíše větší grafenové vločky, které budou rovněž lépe odolávat postupné degradaci a rozpadu, přičemž je dobře známé, že výroba větších grafenových molekul je složitá, a to znamená i drahá. Společně s tím je třeba řešit i zdravotní a environmentální dopady.
Zdroj: Extremetech
a/ b/ grafenové vločky na slídovém a křemenném substrátu
c/ d/ ilustrace a fotografiee ohnuté jehly pro srovnání orientace grafenových vloček
e/ f/ výsledky z měření mechanického namáhání naneseného grafenu
Při porovnání s kovem, který je možné tavit nebo leptat, je grafen složité nanášet ve vodivých cestičkách či celých strukturách. Stejně tak nelze využít malé části grafenu v barvě, jako se využívá kovový prášek, který po vyschnutí vytvoří vodivý materiál. Grafenové vločky se totiž nedokáží v takovém případě správně usadit, aby byl vytvořen vodivý povrch a když se využijí větší vločky, u nichž by to šlo, ty zase zanášejí nástroje určené k jejich aplikaci. Navíc ani pak nevytvoří ideální výsledek, neboť se často objeví přechody s vysokým odporem.
Právě na problematiku nanášení grafenových vloček se zaměřili čínští výzkumníci, kteří navrhli řešení, jak takové vločky donutit, aby byly při aplikaci orientovány stejně. Mohou se tedy překrývat, ale ve výsledku vytvoří dobře vodivý povrch s velice nízkým odporem, který umožní vytvořit obvody schopné pracovat s nízkým napětím. A jak je vidět z obrázku, řešení je pozoruhodně jednoduché. Prostě byla použita ohnutá dutá jehla, která vypadá jako běžná zdravotnická injekční. Právě díky ohnutí o 90 stupňů se grafenové vločky nanáší ne svisle, ale ve stejné rovině s podkladovým materiálem, kterým je zatím slídový nebo křemenný substrát. Výsledkem je okruh s velice vysokou elektrickou vodivostí, který navíc dobře odolává mechanickému namáhání.
Jako obvykle tu ale musí být i nějaké problémy a otázky. Elektrická vodivost zde značně závisí na velikosti grafenových vloček, neboť vzniká nebezpečí turbulentního proudění u okrajů, které je sice pro jiné vědce velice zajímavé, ale v tomto případě je nežádoucí. Je tak třeba tvořit spíše větší grafenové vločky, které budou rovněž lépe odolávat postupné degradaci a rozpadu, přičemž je dobře známé, že výroba větších grafenových molekul je složitá, a to znamená i drahá. Společně s tím je třeba řešit i zdravotní a environmentální dopady.
Zdroj: Extremetech
