211service.com
Första demonstrationen av bläckstråleskriven grafenelektronik
Bläckstråleteknik har varit en revolution. För det första finns det digitala bildutskrifter, som har blivit snabbare och mer flexibel än någon trott (även om det inte nödvändigtvis är billigare).
Sedan kom 3D-printning där ett lager av material skrivs ut ovanpå ett annat för att bygga upp ett tredimensionellt objekt. Det har blivit ett standardsätt att göra komplexa prototyper medan andra använder det för att 'skriva ut' olika sorters choklad, krämer och glasyr.
Sedan finns det de grupper som har lagt till ledande polymerer till bläcken och använt dem för att skriva ut kretsar på flexibla substrat. Dessa används för att göra allt från digitalt papper till RFID-taggar för engångsbruk. Och de kan skrivas ut på ark av i princip vilken storlek som helst, till skillnad från konventionella högpresterande kretsar som måste smidas under exotiska förhållanden i tillverkningsanläggningar för mångmiljard dollar.
Det finns dock ett problem. Bläckstråletryckt elektronik underpresterar konventionella integrerade kretsar med en betydande marginal – tryckta tunnfilmstransistorer är helt enkelt större och långsammare än silikonbaserade modeller. Så loppet är igång för att förbättra deras prestationer.
Idag visar Andrea Ferrari och kompisar vid University of Cambridge i Storbritannien upp ett betydande steg framåt. Dessa killar har hittat ett sätt att ersätta eller förstärka de ledande polymererna i dessa bläck med grafen, stundens undermaterial.
Det är inte svårt att se varför. De elektroniska egenskaperna hos grafen är svåra att matcha och gör det till idé för nanoelektronik. Men svårigheten är att kombinera det till ett bläck som lätt bildar små droppar – något som uppenbarligen är viktigt för bläckstråleutskrifter.
Detta är i huvudsak det genombrott som Ferrari och co har uppnått. De har hittat ett sätt att enkelt producera grafen genom att kemiskt hacka flingor från ett grafitblock och filtrera dem för att ta bort allt som kan täppa till skrivarhuvudena.
De tillsätter sedan flingorna till ett lösningsmedel som kallas N-Methylpyrrolidon, eller NMP, vilket minimerar problem som kafferingeffekten som kan uppstå när vissa lösningsmedel avdunstar.
Äntligen har de lagt det här i sina skrivare och skrivit ut några kretsar och tunnfilmstransistrar.
Resultaten är lovande. De grafenbaserade bläcken matchar eller slår prestandan för de flesta andra bläck som finns tillgängliga idag. Det är ganska bra för ett första försök eftersom förbättringar säkert kommer att följa.
Detta banar vägen för helt tryckta, flexibla och transparenta grafenenheter på godtyckliga substrat, säger Ferrari och co i avslutandet av sin uppsats. Vilket betyder att vi kan förvänta oss att se mycket mer om detta under de kommande månaderna och åren.
Ref: arxiv.org/abs/1111.4970 : Ink-Jet Printed Graphene Electronics