211service.com
Ta grafen till marknaden
Ett startup-företag i Jessup, MD, hoppas senare i år kunna marknadsföra en av de första produkterna baserade på nanomaterialet grafen. Vorbeck Material tillverkar ledande bläck baserat på grafen som kan användas för att skriva ut RFID-antenner och elektriska kontakter för flexibla skärmar. Företaget, som satsar på de låga kostnaderna för grafenbläcken, har ett avtal med den tyska kemijätten BASF och förra månaden fick 5,1 miljoner dollar i finansiering från det privata investeringsföretaget Stoneham Partners.
Skrynkligt grafen: Konduktiva bläck tillverkade av startupföretaget Vorbeck Materials innehåller skrynkligt grafen. Denna atomkraftmikroskopbild är färgad för att visa topografin av en grafenbit av den typ som används i bläcken; röda områden är högre och blå är lägre.
Sedan det först skapades i labbet 2004 har grafen hyllats som ett undermaterial: de tvådimensionella arken av kolatomer är det starkaste materialet som någonsin testats, och grafenens elektriska egenskaper gör det till en potentiell ersättning för kisel i snabbare datorchips . Att syntetisera orörd grafen av den kvalitet som behövs för att göra transistorer är dock fortfarande en mödosam process som ännu inte kan göras i industriell skala, även om forskare arbetar med detta problem.
Vorbeck Materials gör vad företaget är vetenskaplig rådgivare Ilhan Aksay kallar defekt grafen i stora mängder. Även om grafenens elektriska egenskaper inte är tillräckligt bra för att stödja transistorer, är den fortfarande stark och ledande.
Vorbeck Materials licensierade sin metod för att göra skrynkligt grafen från Aksay, professor i kemiteknik vid Princeton University. Vorbeck Materials säger att bläcket som gjorts med denna skrynkliga grafen är ledande och tillräckligt billiga för att konkurrera med silver- och kolbläck som för närvarande används i skärmar och RFID-taggarantenner. (En annan startup som arbetar med defekt grafen, Grafen energi i Austin, TX, använder en liknande form av materialet för att tillverka elektroder för ultrakondensatorer.)
Aksays metod börjar med att oxidera grafiten med syror och sedan separera den i atomtunna ark. Den expanderade grafiten värms sedan snabbt upp, vilket skapar koldioxidgas som bygger upp tryck, vilket tvingar isär grafenskivorna. Den här processen är vanlig, säger Aksay, men hans forskargrupp utvecklade övervakningsmetoder för att förbättra avkastningen och säkerställa att grafenarken separeras helt. Arken upphettas sedan för att avlägsna syregrupperna. Konduktiviteten närmar sig den för orörd grafen, men arken är skrynkliga så att de inte staplas ihop igen, säger Aksay. Det resulterande pulvret kan tillsättas till ett lösningsmedel för att göra bläck eller tillsättas till polymerer för att göra kompositer såsom segt däckgummi.
De flesta ledande bläck på marknaden är gjorda av silverpartiklar. Dessa bläck kan skrivas ut med billiga tekniker men själva bläcket är dyra. Silver används istället för billigare metaller eftersom det är mindre benäget att oxidera. Silverbläck är mer ledande än Vorbecks grafenbläck, säger företagets VD John Lettow men också mycket dyrare. De måste också värmebehandlas efter att de har applicerats, vilket innebär att de inte kan tryckas på polymerer och andra värmekänsliga material. Grafenbläck kräver ingen värmebehandling och är mer ledande än andra kolbaserade alternativ till silverbläck.
Potentiella tillämpningar för bläcket, säger Lettow, inkluderar antenner för billiga RFID-taggar tryckta på papper och elektriska kontakter för bildskärmar. Nick Colaneri, chef för Flexibelt displaycenter vid Arizona State University, säger att bläckens ledningsförmåga kan begränsa deras användning i skärmar till enheter med låg upplösning.
Vorbeck Materials för samtal med elektroniktillverkare för att utveckla bläck enligt deras specifikationer. Lettow säger att företaget kommer att börja sälja grafenbläck i slutet av året.