محققان روش جدیدی را برای ساخت جوهرهای رسانای گرافنی با کیفیت و غلظت بالا طراحی کرده‌اند. جوهر رسانا طیف وسیعی از کاربردها شامل الکترونیک چاپی و انعطاف پذیر مانند انتن‌های RFID، ترانزیستورها و سلول‌های خورشیدی را در بر می‌گیرد.

به گزارش مرکز ارتباطات و اطلاع رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، جوهرهای رسانا بر پایه گرافن و مواد دو بعدی در حوزه الکترونیک چاپی از اهمیت زیادی برخوردارند. اخیرا دانشمندان مرکز تحقیق گرافن در انگلیس موفق به توسعه روشی شده‌اند که از قابلیت بالایی برای تولید جوهر رسانای گرافنی به صورت تجاری برخوردار است.

این روش که از آن تحت عنوان فرآیند میکروفلوئیدسازی (Microfluidization) یاد می‌شود بر مبنای استفاده از نیروهای برشی فوق‌العاده زیاد برای لایه برداری از گرافیت در فاز مایع و تولید لایه‌های گرافن (Flakes) است.

در این فرآیند پودر گرافیت با آب مخلوط شده و برای جلوگیری از انباشت لایه‌های گرافن یک ماده فعال سطحی به مخلوط اضافه می‌شود. مخلوط وارد دستگاه میکروفلوئیدساز شده و تحت فشار بالا از یک میکروکانال زیگزاگی پوشش داده شده با الماس عبور داده می‌شود.

جریان متلاطم ایجاد شده در داخل میکروکانال با ایجاد نرخ برش فوق‌العاده بالای S-1 108 منجر به لایه برداری از گرافیت و تولید لایه‌های گرافن می‌شود. نکته حائز اهمیت اینکه کل محلول با عبور از این میکروکانال این نرخ برش بالای ایجاد شده را تجربه خواهد کرد و فرآیند می‌تواند تا دستیابی به لایه‌های گرافن با سایز مورد نظر مرتبا تکرار شود.

طبق گفته کاراگیانیدیز یکی از اعضای این تیم تحقیقاتی «این فرآیند یکنواخت بوده و کل مخلوط اولیه سطح یکسانی از تنش برشی را تجربه کرده و تبدیل به یک جوهر قابل استفاده با غلظت بالا می‌شود. بعلاوه فرآیند هیچ گونه ضایعاتی ندارد و نیازی به عملیات‌های پردازش ثانویه نیست.»

جوهرهای تولید شده با این روش غلظت بالایی (100 گرم لایه گرافن در هر لیتر) دارند و می‌توانند با استفاده از اصلاح کننده‌ها و تثبیت کننده‌های با کارآیی بالا، برای استفاده در چاپ اسکرین بهینه شوند. این روش فرآوری علاوه بر گرافن می‌تواند برای سایر مواد دو بعدی نظیر نیترید بور هگزاگونال (h-BN) نیز استفاده شود.

گارسیا هرناندز، معتقد است فرآیند میکروفلوئیدسازی حرکت رو به جلوی عظیمی برای استفاده از جوهرهای رسانای گرافنی ارزان قیمت و زیست سازگار در کاربردهایی نظیر فتوولتائیک‌های آلی، آنتن‌های RFID و پوشش‌ها یا نانو کامپوزیت‌های رسانای الکتریکی است.

از نظر این محقق این فرآیند روشی مناسب برای سنتز انواع مختلف جوهرها بر پایه مواد دو بعدی است که قطعا باعث رشد و گسترش کاربرد این مواد در دنیای واقعی خواهد شد.

یکی از چالش‌های اساسی در استفاده از جوهرهای گرافنی در حوزه الکترونیک چاپی و کاربردهای دیگر، مقیاس پذیری –تولید و توزیع در مقدیر قابل توجه برای کاربردهای صنعتی- است. با توجه به راندمان %100 این روش، در حال حاضر تولید جوهرهای گرافنی در مقادیر بالا برای محصولات تجاری امکانپذیر شده است.

ستاد توسعه فناوری نانو معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری به‌منظور هرچه بیشتر فناوری‌های نانویی در ایران فعالیت دارد.

پایان پیام/29