喷墨印刷石墨烯电子产品问世

   2011-11-29 34800
导读

石墨烯薄片添加进一种N -甲基吡咯烷酮溶剂,把这种东西放进打印机,可打印出一些电路和薄膜晶体管。喷墨技术是一场革命。首先,有了数

石墨烯薄片添加进一种N -甲基吡咯烷酮溶剂,把这种东西放进打印机,可打印出一些电路和薄膜晶体管。




喷墨技术是一场革命。首先,有了数字图像印刷,更快更灵活,超过任何人的想象(虽然并不一定便宜)。

然后,又出现了三维打印,一层材料印到另一层上面,制成三维物体。这已经成为一种标准方法,以制备复杂的原型,而另一些人则用它来“打印”不同种类的巧克力,奶油和糖霜。

然后,又有一些团体把导电聚合物添加进油墨,用它们打印电路,印到柔性基板上。这些正在用来制成各种东西,从数码纸到一次性射频识别(RFID)标签都可以。它们基本上可以印在任何尺寸的基片上,不像传统的高性能电路,必须在特殊条件下制成,都是在数十亿美元的加工厂进行。

但是有一个问题。喷墨印刷电子产品性能较差,不如传统的集成电路,这一差别很显著,印刷薄膜晶体管只是比硅基模型更大更慢。所以,竞争已经开始,就是要提高它们的性能。

今天,安德烈•法拉利(Andrea Ferrari)和在英国剑桥大学(University of Cambridge)的同伴,展示了重要的一步。这些家伙已经找到一种方法,可取代或扩大这种导电聚合物,在这些油墨中采用石墨烯,就是现在的这种神奇材料。

不难明白其中原因。石墨烯的电子性质难以匹敌,也难以设法用于纳米电子学。但困难在于把它混合进油墨,便捷地形成小液滴,这种东西对于喷墨打印显然是必不可少的。

实质上,这就是法拉利和同伴取得的突破。他们已经找到一种方法,可以便捷地生产石墨烯,用化学方法从石墨块上切下薄片,进行过滤,以去除任何可能堵塞打印头的东西。

然后,他们把这些薄片添加进一种溶剂,这种溶剂称为N -甲基吡咯烷酮(NMP:N-Methylpyrrolidone),这可以最大限度地减少一些问题,如溶剂蒸发时可能会出现的咖啡环效应。

最后,他们把这种东西放进打印机,打印出一些电路和薄膜晶体管。

结果是令人鼓舞的。这种以石墨烯为基础的油墨,性能可匹配或超越今天可用的大多数其他油墨。这是非常好的,因为是第一次尝试,各种改善当然会随之而来。

“这就铺平了道路,可带来全印刷的柔性透明石墨烯装置,采用任何基板都行,” 法拉利和同事在他们的论文中总结说。这意味着,在未来的几个月和几年,我们在这一点上有望看到更多。

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