Инженеры разрабатывают аддитивное производство графена

Ученые исследуют способы производства наночастиц графена для создания гибкой печатаемой электроники, - пишет eurekalert.org.

Исследование, проведенное Супремом Дасом из Канзасского государственного университета, доцентом кафедры инженерии промышленных и производственных систем, в сотрудничестве с Кристофером Соренсеном - выдающимся профессором физики университета, показывает потенциальные способы производства наночастиц графена для аддитивного производства суперконденсаторов в виде гибкой и печатаемой электроники.

Пока исследователи во всем мире изучают возможность замены батарей суперконденсаторами - энергетическим устройством, которое может заряжаться и разряжаться очень быстро - в течение нескольких десятков секунд - команда под руководством Даса делает альтернативный прогноз. Работа команды может быть адаптирована для их интеграции для преодоления процессов медленной зарядки аккумуляторов. Кроме того, Das разрабатывает аддитивное производство небольших суперконденсаторов, называемых микроконденсаторами, чтобы однажды их можно было использовать для интеграции в масштабах пластины при обработке кремния.

«Аддитивное производство увлекательно, рентабельно и требует универсального дизайна», - сказал Дас.

Команда разработала суперконденсаторы, которые были протестированы в течение 10 000 циклов зарядки и разрядки - число, которое должно гарантировать надежность этих устройств, сказал Дас. Команда также изучает универсальность этих микроконденсаторов, печатая их на механически гибких поверхностях. Для этого использовались высоконадежные подложки из полиимида - пластика толщиной 20 мкм. Дас очень заинтересован в переводе новых материалов на устройства.

«Когда вы думаете о лучших материалах и хотите сделать лучшие устройства, это непросто, - сказал Дас. - Вам необходимо понять основы физики и химии устройств».

Еще одно преимущество изобретения Даса - зеленые аспекты исследования, которые он визуализировал в ходе конструктивных дискуссий с Соренсеном. Когда Дас встретил Соренсена, он понял, что может использовать свой опыт в аддитивном производстве, чтобы превратить эти материалы в полезные вещи; в данном случае - создать крошечные накопители энергии.

Несколькими месяцами позже Дас подал заявку на патент в США после разработки технологии наночастиц и использовал ее для демонстрации печатных микро-суперконденсаторов.

Дас особенно заинтересован в налаживании этого синергетического сотрудничества с Соренсеном из-за энергоэффективности, высокой масштабируемости и отсутствия химикатов процесса производства графена и процесса производства графеновых чернил его собственной группы. По словам Даса, оба эти процесса являются запатентованными/ожидающими патентами технологиями и имеют промышленное значение.

«Мы производим высококачественный многослойный графен, взрывая богатые топливом смеси ненасыщенных углеводородов, таких как ацетилен, с кислородом в многолитровой камере, - сказал Соренсен. - Наш запатентованный метод прост, требует очень мало энергии, следовательно, экологически безопасен, не требует токсичных химикатов и был расширен для получения высококачественного недорогого графена».

Графен был признан чудо-материалом с большим потенциалом из-за его превосходных физических свойств. Многие методы производства графена были разработаны по всему миру, и графен производился в тоннах. Однако технологам хорошо известно, что графена еще нет на рынке, потому что ни один из этих методов не сочетал в себе экономичность, экологию и качество продукта, позволяя графену реализовать свой потенциал. Но, по словам Соренсена и Даса, и методы производства графена, и наночернила, применяемые в Университете штата Канзас, направлены на удовлетворение всех этих требований.

[Фото: ru.123rf.com/profile_rost9/]