Графеновые микросхемы будущего могут стать бумажными

5 Сентября 2016 в 17:35, Олег Довбня 6 070 просмотров 13

Графен

Исследователи из лаборатории Джонатана Клауссена Университета штата Айова, предпочитающие называть себя наноинженерами, ищут способы использования графена и его впечатляющих возможностей в создаваемых ими сенсорах и других технологиях. Речь идет о технологии, позволяющей печатать графеновые микросхемы на бумаге при помощи струйного принтера. Разработанный учеными метод характеризуется низкой себестоимостью, что очень важно для технологий, которые предполагается использовать для реальных девайсов.

Графен

Инженеры Университета штата Айова разработали реальную низкозатратную графеновую технологию. Фото Кристофера Гэннона (Christopher Gannon) из Университета штата Айова

Графен — удивительный материал — «медовые соты» углерода толщиной всего в один атом. Он превосходно проводит электричество и тепло, обладая также прочностью и стабильностью. Исследователи ищут возможности того, чтобы их небольшие лабораторные образцы, являющиеся плодом изучения свойств этого перспективного материала, нашли себе практическое применение.

В рамках недавнего проекта струйные принтеры использовались для печати многослойных графеновых плат и электродов. Проект позволил инженерам сделать вывод о возможности применения графена в гибкой, носимой и недорогой электронике. Можно ли сделать из графена сенсор глюкозы? Ведь для этого размер должен быть достаточно велик.

Проблема состоит в существующих технологиях. Печатный графен может повышать проводимость и производительность девайса. Но это всегда означает применение высокотемпературного и химического воздействия. И то и другое может вести к деградации гибкости и повреждению поверхности, на которую наносится печать, — пластиковой пленки или даже бумаги.

Так у ученых Супрема Даса (Suprem Das) и Джонатана Клауссена (Jonathan Claussen) появилась идея использования лазера для обработки графена. И эта идея сработала. Ученые обнаружили, что лазерная обработка напечатанных с использованием принтера многослойных графеновых электрических микросхем и электродов с применением процесса лазерной генерации в импульсном режиме повышает проводимость электричества, не повреждая бумагу, полимеры и другие используемые для печати хрупкие поверхности.

По мнению Клауссена, это открывает путь к коммерциализации и увеличению масштабов производства графена.

Результаты данного исследования были опубликованы в журнале Nanoscale. Среди направлений, в которых смогут с годами найти применение результаты данного исследования — сенсоры для биологических задач, системы накопления энергии, электропроводящие компоненты и даже электроника на основе бумаги.

Чтобы все это стало возможным, инженеры разработали контролируемую компьютером лазерную технологию и селективно облучаемый оксид графена, используемый при струйной печати. Такая обработка устраняет потребность в связующем материале («чернилах») и позволяет преобразовать оксид графена в графен, физически связывая друг с другом миллионы крошечных графеновых «чешуек». Этот процесс улучшает проводимость электричества более чем в тысячу раз.

Дас поясняет, что лазер позволяет обработать материал сильно насыщенными энергией фотонами, не разрушая при этом ни графен, ни поверхность, на которой осуществляется печать, поскольку воздействие лазером применяется локально.

Будучи локализованным, лазерный процесс также меняет форму и структуру печатного графена с плоской поверхности до трехмерной наноструктуры. Инженеры говорят, что 3D-структуры подобны крошечным приподнимающимся над поверхностью лепесткам. Эта неровность поверхности повышает электромеханическую реактивность графена, делая возможным его использование в химических и механических сенсорах.

В перспективе это позволит создавать не только сами сенсоры, но также и дешевые электромеханические электроды на основе графена, которые могут найти себе огромное множество применений, включая сенсоры, биосенсоры, топливные ячейки и медицинские устройства.

По материалам sciencedaily.com

Графеновые микросхемы будущего могут стать бумажными

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

13 комментариев

  1. ponchic

    Какой багор))

  2. Bit

    Не вышло с космолифтом, решили еще где-то попробовать, а реального применения как не было, так и нет.

    • horizont

      Дело не в том что не вышло , создать кабель достаточной длины и толщины при нынешних технологиях не получится , нужны кабели длиной в километры а максимум на что способны технологии на сегодния 1 милиметр , но графен применяется в микроелектронике правда только в лабораториях пока , а печатные на принтере микросхемы так себе изобретение мы на уроках труда рисовали схемы карандашом , графит тоже проводит ток правда слабо , но для общего понимания то что надо (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • Bit

        Не в кабеле дело. Как объяснили конструктора, работавшие над космолифтом, графеновые трубки хоть и прочные, но все же не смогут выдержать такие нагрузки (растяжение, сжатие), вот и отказались от идеи использовать его в космолифтовом проекте.
        Если не ошибаюсь, то где-то на этом ресурсе этот вопрос освещался. Может и не на этом...

        • horizont

          Тут как с соломинками 1 соломинку сломать легко а стопку другое дело , ну там тоже самое предпологалось использовать , только вот создать из графена что либо больше 1мм сейчас не получается , хотя и тут прогресс пару лет назад было всего пару микронн, насчет лифта сделают наверное если решат проблему с графеном и платформой , вот к примеру построить лифт на луне или на марсе можно и без графена наших композитов хватают , ввиду низой гравитации (отправлено из приложения Hi-News.ru)

          • Taras-proger

            Это если бы трос был невесом. Но начиная с некоторой длины он перестаёт выдерживать собственный вес, а увеличение толщины прочность и вес увеличивает одинаково. До некоторого предела можно увеличивать дину за счёт переменного сечения, но и так любой материал имеет свой предел.

      • Taras-proger

        А с полупроводниковыми элементами вы что делали? Графен, кстати, имеет несколько иные свойства, чем многослойный графит. И чешуйки карандашного графита не свариваются в сплошные шины, а там именно сплошная лента, она может проводить намного лучше, а при определённой хиральности сам же графен оказывается полупроводником, причём, любого типа. Полупроводниковый девайс только из графена и подложки. Так ещё и длины меньше.

  3. tabasko

    Устойчивый графеновый проводник! Это огромный шаг в мир неограниченных возможностей! Суперматериал в нанометрической форме...
    Батарейка для телефона с моментальной зарядкой и месячной отдачей. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  4. Taras-proger

    "В рамках недавнего проекта струйные принтеры использовались для печати многослойных графеновых плат и электродов." Может графитовых? Грефен - это всё таки один слой. Или имеется ввиду чередование со слоями изолятора?

  5. Taras-proger

    Уверены? А чем крепить к планете? А луностационарная орбита огромна. По расчётам 899 250 748 км, то есть орбита Юпитера находится целиком внутри неё. Таким образом, она не существует, благодаря уже даже гравитационному полю остальных звёзд, не говоря о Солнечной системе. Соответственно космический лифт с Луны не возможен даже из графена. Вот если бы Земля вращалась побыстрей, то может бы и стали хватило.

  6. Taras-proger

    При сутках 5 часов 37 минут вроде должно стали хватить.

  7. Taras-proger

    И для сверхдлинного троса важна не только прочность, но и плотность материала. А графе ещё и самый лёгкий.

  8. Taras-proger

    То есть графен. Очепятка.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.