Впервые продемонстрирована печатная электроника на основе графена

Впервые продемонстрирована печатная электроника на основе графена Ученые из Кембриджского университета нашли способ существенно улучшить эффективность электроники, напечатанной струйным методом. Для этого они заменяют и подкрепляют проводящие полимеры в чернилах графеном.

Технология струйной печати явилась значительным открытием: она привела к появлению печати трехмерных объектов, когда один слой материала наносится поверх другого. Дальнейшее развитие этого привело к возможности печати электронных схем на гибких подложках, когда исследователи попробовали добавить в используемые чернила проводящие полимеры. Именно таким образом можно производить RFID-этикетки, цифровую бумагу и многое другое.

Но печатные тонкоплёночные транзисторы сильно уступают кремниевым: они больше и медленнее. Поэтому британские ученые под руководством Андреа Феррари из Кембриджского университета попробовали улучшить эту технологию, применив графен, который обладает идеальными свойствами для наноэлектроники.

Ученым удалось преодолеть главную трудность – смешать графен с чернилами таким образом, чтобы по-прежнему продолжались формироваться капли, иначе самой струйной печати происходить не будет. Этого удалось добиться после того, как исследователями был обнаружен способ производства графена путем химического отделения его хлопьев от графита, после чего профильтровывать их во избежание засорения печатных головок.


(Оптическая микрофотография напечатанных струйным способом полосок на чистой подложке (a), обработанной кислородом (b) и гексаметилдисилазаном (c); d, e, f — АСМ-изображения a, b, c. )


Затем они добавляли частички графена в N-метилпирролидон, который минимизирует нежелательные моменты (например, эффект кофейных колец, имеющий место при испарении растворителя), и заправили материал в принтер. Полученные чернила на основе графена оказались очень удачными: они соответствовали и даже превосходили по своим свойствам те чернила, которые используются сегодня, а напечатанные с их помощью схемы и тонкопленочные транзисторы авторы называют довольно перспективными.

Результаты исследования выложены на сайте .