تولید ماده گرافنی جدید برای جایگزینی رساناهای الکتریکی شفاف

رساناهای الکتریکی شفاف

تلویزیون‌های مسطح، رایانه‌ها و گوشی‌های تلفن همراه نیاز به رساناهای الکتریکی شفاف دارند تا بدون مسدود کردن تابش پشتی، قطعات الکتریکی داخلی را به یکدیگر وصل کنند. در حال حاضر برای این منظور از اکسید ایندیوم-قلع (ITO) استفاده می‌شود، اما این ماده بسیار گران و شکننده است. حال یک گروه بین‌المللی شامل محققان موسسه تحقیقات و مهندسی مواد A*STAR در سنگاپور (IMRE) یک فیلم کامپوزیتی متشکل از گرافن و یک پلیمر فروالکتریک ساخته‌اند که می‌تواند جایگزین ارزانی برای اکسید ایندیوم-قلع باشد.

گرافن یک ماده شفاف است، زیرا تنها از یک لایه از اتم‌های کربن ساخته شده است. گوآنگژین نی، یکی از محققان این کار می‌گوید: »گرافن رسانایی الکتریکی بسیار بالایی داشته و همچنین محکم‌تر و انعطاف‌پذیرتر از اکسید ایندیوم قلع است و بنابراین می‌تواند حتی در نمایشگرهای تاشدنی و پیل‌های خورشیدی نازک استفاده شود«.

گرافن در حالت طبیعی خود رسانایی الکتریکی بالایی ندارد، چون الکترون‌های آزاد زیادی برای انتقال جریان وجود ندارند. تزریق بارهای الکتریکی که به‌طور معمول از طریق اعمال یک ولتاژ الکتریکی صورت می‌گیرد، رسانایی این ماده را افزایش می‌دهد؛ با این حال این روش برای وسایل الکتریکی مطلوب نیست، زیرا این فرایند مستلزم صرف انرژی الکتریکی است.

فیلم‌های نازک تولیدشده توسط این گروه راه‌حل پایدارتری ارائه می‌دهند. آنها گرافن را با یک پلیمر فروالکتریک ترکیب کردند که دارای بار الکتریکی ثابت روی سطح خود است. این محققان از طریق تبخیر مولکول‌های یک پیش‌ماده آلی، گرافن را روی یک فویل مسی رشد دادند و سپس پلیمر را به شکل یک فیلم نازک از یک محلول روی گرافن رسوب‌ دادند. تماس نزدیک میان پلیمر و گرافن موجب القای بارهای الکتریکی در گرافن گردید. این کار رسانایی الکتریکی گرافن را تا ۱۲ برابر افزایش داد.

مزیت این راهکار این است که اهدای بار توسط پلیمر یک فرایند بادوام است (نامحدود در تئوری) و به خود ماده یا شفافیت نوری آن آسیبی نمی‌رساند. به‌علاوه، فرایند ساخت کاملاً مقیاس‌پذیر بوده و برای کاربردهای صنعتی مناسب است.

قبل از توسعه کاربردهای صنعتی، باید رسانایی الکتریکی گرافن بیش از اینها افزایش یابد؛ هنوز هم رسانایی الکتریکی اکسید ایندیوم قلع حدود ۲۰ درصد بالاتر از رسانایی هیبرید گرافن-پلیمر فروالکتریک است. با این حال این گروه پژوهشی در تلاشند این مشکل را رفع کرده و رسانایی این هیبرید را از طریق بهینه‌سازی طراحی و فرایند ساخت تا دو برابر افزایش دهند.

جزئیات این تحقیق در مجله ACS Nano منتشر شده است.

منبع : nano.ir

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

شاید این مطالب را هم دوست داشته باشید